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极谱仪的基本工作原理

    极谱分析法是捷克物理化学家海洛夫斯基1922年首先提出来的,是一种利用可还原或可氧化物质在电解池中所产生的电流-电压曲线来进行分析的方法。电解池包括阴极、阳极和电解溶液,根据阴极材料不同,极谱分析可以分为两类:一类用液态电极如滴汞电极作指示电极,电极表面可以周期性自动更新,称为极谱法;另一类则用固态电极或面积固定的电极如悬汞电极、石墨电极、金盘电极作指示电极,电极表面不能周期自动更新,称为伏安法。
    极谱分析是特殊条件下的电解分析,特殊之处在于电解主要采用由滴汞电极和甘汞电极组成的电极对,而电解液则为待测溶液。极谱分析在电解时利用仪器装置上的电位器来改变加在电解池两极上的外加电压,并用灵敏的检流计记录流经电解池的电流。通过对记录的电压、电流极化曲线的测量和分析即可求得试液中相应离子的浓度。
    凡是在滴汞电极上能起氧化还原反应的无机物和有机物,大多数可用极谱法测定。例如钢铁和合金中的微量金属元素,矿物和土壤中的金属元素以及稀有元素都可以采用极谱法测定。近年来由于等离子发射光谱仪、原子荧光光谱仪、石墨炉原子吸收光谱仪器的发展,其重要性逐渐弱化。但是在土壤肥料实验室中,采用极谱法测定土壤、肥料和植物样品中的微量元素钼,仍然是目前最好的方法之一。
    极谱分析的发现和第一台极谱仪的问世至今已有80多年的历史了,仪器生产厂家也研制生产了各种各样的极谱仪器,本节要全面介绍不同厂家的仪器显然是不可能的,因此这里只就一般实验室常用的JP-2型示波极谱仪加以介绍。
    极谱仪的基本工作原理
    经典极谱法及其分析过程
    在一定的化学环境中,待测溶液内的不同阳离子在阴极上的还原电位是已知的,当随着极谱仪外加到阴极上的电解电压增加(电压扫描),离子按照其自身的还原电位依次还原,形成各自的还原电流,若采用适当的方法记录变化曲线,即获得极谱图。
    经典极谱仪除了一次测定耗时、耗汞,操作与电流大小测量不准的问题外,还存在以下多个缺点:
    1、汞滴的周期性的生长与滴落引起了对汞滴双电层电容的充电电流,它干扰着波高的测定,特别是对低浓度物质的测定影响更为严重。
    2、当存在着高浓度的先还原离子时,形成的波高会对后还原的低浓度离子产生干扰,一般在最好的情况,后还原离子浓度小于先还原离子浓度的数十倍时无法测定
    3、恒电位极谱仪所得到的极谱曲线是呈阶梯状叠有锯齿的波形,对相邻波的分辨能力很差,一般半波电位相距在150mv以内的两个波就已无法进行分辨了,尤其是待测溶液浓度较低时,前波和后波的斜度不同,使此范围内精确的测量波高变得非常困难
    为了克服恒电位极谱法的缺点,进一步发挥极谱分析法的潜力,人们相继发展了一些新型、快速灵敏的极谱分析法与极谱仪器。示波极谱就是其中之一。

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