Ćwiczenie 8 Analityczne wykorzystywanie zmiennoprądowych i pulsowych technik woltamperometrycznych. Cel ćwiczenia: Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z teorią i możliwościami analitycznego wykorzystywania technik woltamperometrycznych stało- i zmiennoprądowych Zapoznanie się z przebiegiem cyklicznych krzywych woltamperometrycznych rejestrowanych w roztworach zawierających kilka depolaryzatorów. Aparatura: Zestaw do rejestracji i opracowania krzywych elektroanalitycznych. Elektrody: Elektroda złota jako elektroda robocza WE, Elektroda kalomelowa jako elektroda odniesienia REF, Elektroda platynowa jako elektroda pomocnicza CE. Elektrolit podstawowy: 0.5M roztwór H2SO4 Wykonanie ćwiczenia: 1. Przygotowanie elektrody Elektrodę złotą oszlifować przez 1minutę na papierze o odpowiedniej ziarnistości. Następnie dokładnie opłukać. 2. Do naczynka elektrolitycznego wlać 25ml 0.5M roztworu H2SO4, dodać 1ml 0.01M roztworu As3+. Umieścić w naczynku elektrody i podłączyć je do potencjostatu: roboczą WE (czerwony kabelek), pomocniczą CE (niebieski kabelek) i odniesienia REF (biały kabelek). 3. Odtleniać argonem 15 min. 4. Uruchomić program EC-Lab. 5. Zarejestrować krzywe woltamperometryczne według instrukcji poniżej. 6. Do naczynka elektrolitycznego dodać 2ml 0.01M roztworu Cu2+. Odtleniać argonem 10 min. 7. Zarejestrować krzywe woltamperometryczne (CV, ACV, DPV, SWV, NPV) dla mieszaniny As3+ i Cu2+, tak jak dla pojedynczego kationu. 8. Ponownie zarejestrować krzywą DPV przy PH =20mV. Porównanie technik woltamperometrycznych: Cyclic voltammetry CV- woltamperometria cykliczna Alternating current voltammetry ACV woltamperometria sinusoidalna (prądu zmiennego) Differential pulse voltammetry DPV- woltamperometria pulsowa różnicowa Square wave voltammetry SWV woltamperometria fali prostokątnej Normal pulse voltammetry NPV- woltamperometria normalna pulsowa Wszystkie potencjały wyrażone są względem elektrody odniesienia REF Laboratorium z Elektroanalizy Chemicznej Strona 1
CYCLIC VOLTAMMETRY - WOLTAMPEROMETRIA CYKLICZNA 9. Z menu wybrać Experiment: otworzyć New. Otworzy się okno z wyborem techniki 10. Wybrać technikę woltamperometryczną (VOLTAMPEROMETRIC TECHNIQUES) CYCLIC VOLTAMMETRY ADVANCED CVA. Zatwierdzić OK. 11. Ustawić w oknie pomiarowym (rys.1) następujące parametry de/dt szybkość polaryzacji [mv/s]: 100mV/s E 1 potencjał startu: -0.450V E 2 potencjał zawracania: 0.500V E f potencjał końcowy: -0.450V n c ilość powtórzeń cyklu: 0 Rys.1 Okno programu w technice CV. 12. Zatwierdzić ustawione parametry symbolem klucza w panelu Parameters setting. 13. Zarejestrować krzywą chronowoltamperometryczną CV poprzez uruchomienie zielonej strzałki w panelu Parameters setting. Otworzy się okno, w którym należy podać ścieżkę, gdzie ma być zapisana krzywa CV. Należy zapisywać krzywe w folderze: Data/cw_studenckie2014/grupa1/CV_1). W prawym panelu okna programu zacznie rejestrować się krzywa CV. Laboratorium z Elektroanalizy Chemicznej Strona 2
ALTERNATING CURRENT VOLTAMMETRY WOLTAMPEROMETRIA SINUSOLDALNA (PRĄDU ZMIENNEGO) 14. Z menu wybrać Experiment: otworzyć New. Otworzy się okno z wyborem techniki 15. Wybrać technikę woltamperometryczną (VOLTAMPEROMETRIC TECHNIQUES) Alternating Current Voltammetry ACV. Zatwierdzić OK. 16. Ustawić w oknie (rys.2) następujące parametry: de/dt szybkość polaryzacji [mv/s]: 100mV/s E 1 potencjał startu: -0.450V E 2 potencjał zawracania: 0.500V n c ilość powtórzeń cyklu: 0 f s częstotliwość: 10Hz A amplituda: 20mV Rys.2 Okno programu w technice ACV. Rys.3 Schemat polaryzacji elektrody Rys.4 Schemat modulacji fali sinusoidalnej. 17. Zatwierdzić ustawione parametry symbolem klucza w panelu Parameters setting. 18. Zarejestrować krzywą woltamperometryczną ACV poprzez uruchomienie zielonej strzałki w zapisana krzywa ACV. Należy zapisywać krzywe w folderze: Data/cw_studenckie2014/grupa1/ACV_1). W prawym panelu okna programu zacznie rejestrować się krzywa ACV. Laboratorium z Elektroanalizy Chemicznej Strona 3
DIFFERENTIAL PULSE VOLTAMMETRY - WOLTAMPEROMETRIA PULSOWA RÓŻNICOWA 19. Z menu wybrać Experiment: otworzyć New. Otworzy się okno z wyborem techniki 20. Wybrać technikę woltamperometryczną (PULSED TECHNIQUES) Differential Pulse Voltammetry DPV. Zatwierdzić OK. 21. Ustawić w oknie (Rys.5) następujące parametry: E V potencjał zawracania: 0.500V Parametry pulsu: P H - 10mV P W 50ms S H 10 mv S T 100ms Nie zaznaczać cyklu powrotnego (reverse scan) Rys.5 Okno programu w technice DPV. Rys.6 Schemat polaryzacji elektrody 22. Zatwierdzić ustawione parametry symbolem klucza w panelu Parameters setting. 23. Zarejestrować krzywą woltamperometryczną DPV poprzez uruchomienie zielonej strzałki w zapisana krzywa DPV. Należy zapisywać krzywe w folderze: Data/cw_studenckie2014/grupa1/DPV_1). W prawym panelu okna programu zacznie rejestrować się krzywa DPV. Laboratorium z Elektroanalizy Chemicznej Strona 4
SQUARE WAVE VOLTAMMETRY WOLTAMPEROMETRIA FALI PROSTOKĄTNEJ 24. Z menu wybrać Experiment: otworzyć New. Otworzy się okno z wyborem techniki 25. Wybrać technikę woltamperometryczną (PULSED TECHNIQUES) Square Wave Voltammetry SWV. Zatwierdzić OK. 26. Ustawić w oknie (rys.7) następujące parametry: E V potencjał zawracania: 0.500V Parametry pulsu: P H - 10mV P W 50ms S H 10 mv Nie zaznaczać cyklu powrotnego (reverse scan) Rys.7 Okno programu w technice SWV. Rys. 8 Schemat polaryzacji elektrody 27. Zatwierdzić ustawione parametry symbolem klucza w panelu Parameters setting. 28. Zarejestrować krzywą woltamperometryczną SWV poprzez uruchomienie zielonej strzałki w zapisana krzywa SWV. Należy zapisywać krzywe w folderze: Data/cw_studenckie2014/grupa1/SWV_1). W prawym panelu okna programu zacznie rejestrować się krzywa SWV. Laboratorium z Elektroanalizy Chemicznej Strona 5
NORMAL PULSE VOLTAMMETRY - WOLTAMPEROMETRIA NORMALNA PULSOWA 29. Z menu wybrać Experiment: otworzyć New. Otworzy się okno z wyborem techniki 30. Wybrać technikę woltamperometryczną (VOLTAMPEROMETRIC TECHNIQUES) Normal Pulse Voltammetry NPV. Zatwierdzić OK. 31. Ustawić w oknie (rys.9) następujące parametry E i potencjał początkowy (spoczynkowy): - 0.450V E V potencjał zawracania: 0.500V Parametry pulsu: P H - 10mV P W 25ms S T 100 mv Rys.9 Okno programu w technice NPV. Rys. 10 Schemat polaryzacji elektrody 32. Zatwierdzić ustawione parametry symbolem klucza w panelu Parameters setting. 33. Zarejestrować krzywą woltamperometryczną NPV poprzez uruchomienie zielonej strzałki w zapisana krzywa NPV. Należy zapisywać krzywe w folderze: Data/cw_studenckie2014/grupa1/ NPV _1). W prawym panelu okna programu zacznie rejestrować się krzywa NPV. Laboratorium z Elektroanalizy Chemicznej Strona 6
Opracowanie wyników: Dokonać analizy zarejestrowanych krzywych i wyniki przedstawić w tabeli: Raport powinien zawierać: 1. Opis poznanych metod i porównanie ich możliwości. 2. Wskazanie możliwości zastosowania metod woltamperometrycznych w analizie jakościowej - identyfikacja pików. 3. Krótki opis przebiegu analizy. 4. Wyniki zamieszczone w tabeli. 5. Wnioski wynikające z porównania zarejestrowanych krzywych woltamperometrycznych. Laboratorium z Elektroanalizy Chemicznej Strona 7