ПОЛЯРОГРАФИЯ
Описание
ПОЛЯРОГРАФИЯ — метод качественного и количественного физикохимического анализа, в основе к-рого лежит регистрация вольт-амперных кривых (полярограмм), представляющих собой графическое выражение зависимости величины силы тока (I) от напряжения (V) в цепи, состоящей из исследуемого раствора, в который погружены рабочий (поляризующийся) и вспомогательный (неполяризующийся) электроды. С помощью П. можно определить содержание различных газов, органических и неорганических веществ в воздухе, в воде водоемов, в биол, жидкостях. В частности, полярографическим методом пользуются при измерении содержания кислорода в тканях функционирующего организма, при изучении кинетики потребления кислорода, регуляции скорости его переноса гипероксия (см.), гипо- и гипертермию и т. п.
П. как метод была предложена чешским ученым Я. Гейровским в 1922 г.
В основе метода П. лежит измерение величины тока, пропускаемого через электролитическую ячейку с исследуемым р-ром при подаче на нее изменяющегося напряжения (рис. 1). При низких величинах подаваемого напряжения ток практически равен нулю. При повышении напряжения достигается так наз. потенциал разложения, после к-рого сила тока начинает возрастать. При достижении определенной величины подаваемого напряжения сила тока болынене возрастает, невзираяна увеличение напряжения (на подпрограмме появляется так наз. плато). Круто поднимающийся вверх участок кривой на полярограмме называют волной. Для интерпретации результатов измерений измеряют высоту волны (Н) на полярограмме, рассчитывают высоту полуволны (h) и находят величину потенциала, соответствующего полуволне (так наз. потенциал полуволны Vh). Потенциал полуволны является показателем, характерным для каждого вещества, т. е. это — качественный показатель. Высота волны является количественным показателем: по высоте волны H можно определить концентрацию анализируемого вещества. П. позволяет проводить анализ нескольких веществ, содержащихся в одной пробе испытуемого р-ра.
В П. применяют электроды (см.) с постоянно обновляющейся поверхностью, обычно жидкие ртутно-капельные. Однако для нек-рых объектов, напр, животных тканей, приходится использовать твердые металлические электроды, чаще всего платиновые, в паре с неполяризую-щимися электродами сравнения. Широкое распространение получила методика определения кислорода, основанная также на применении твердых (платиновых) электродов. Твердые электроды нуждаются в периодической калибровке с помощью стандартных р-ров. Электроды открытого типа устроены так, что их рабочая поверхность непосредственно контактирует с исследуемой средой. Эти электроды обладают малой инерционностью, однако подчас они претерпевают неконтролируемые изменения, вызванные агрессивной биол, средой, что искажает результаты измерений. Для устранения влияния мешающих факторов применяют электроды закрытого типа, в конструкции к-рых предусмотрен р-р так наз. фонового электролита, омывающий рабочую поверхность электрода. Этот р-р отделен от анализируемой среды кислородопроницаемой полимерной пленкой. Тем не менее электроды закрытого типа недостаточно надежны из-за быстрого старения полимерных пленок и обладают заметной инерционностью.
Полярограф
Для регистрации полярограмм используют приборы, называемые полярографами и позволяющие осуществить графическое построение вольт-амперных кривых (иначе их называют кривые ток-потенциал). Полярографы состоят из полярографической ячейки, включающей в себя рабочий (поляризующийся) электрод и вспомогательный электрод — электрод сравнения (неполяризующийся электрод), кроме того, в состав полярографа входят источник питания и измерительное устройство. Схема простейшего полярографа представлена на рис. 2.
Важнейшими метрологическими характеристиками полярографов являются чувствительность и разделяющая и разрешающая способности. Под чувствительностью понимают минимальную концентрацию испытуемого р-ра, определяемую по высоте волны с заданным превышением относительно среднего квадратического отклонения за межрегламентный интервал или полярографический цикл. Под разделяющей способностью — предельно возможное отношение концентрации сопутствующего (мешающего) компонента к минимальной концентрации анализируемого компонента. Под разрешающей способностью понимают разность значений потенциалов полуволн двух веществ, при к-рой эти волны еще можно различать на подпрограмме при одной и той же высоте волны.
При работе на простейшем полярографе полярограмму строят по визуально отмечаемым точкам. Выпускаемые промышленностью полярографы, напр, серийно выпускаемый в СССР полярограф ППТ-I (ПУ-1), снабжены устройством для автоматической записи подпрограммы. Потенциометр работает от синхронного двигателя, при помощи к-рого на поляризующийся электрод налагают изменяющийся потенциал и регистрируют протекающий ток.
Если значения потенциалов двух соседних полярографических полуволн различаются менее чем на 150 мв, то на обычных постояннотоковых полярограммах эти волны сливаются. При наличии устройства, дифференцирующего ток, постояннотоковый полярограф называют дифференциальным полярографом, разрешающая способность при этом достигает 50 мв.
В полярографах переменного тока разрещающая способность равна 40 мв. разделяющая способность колеблется от 100 до 1000, чувствительность доходит до 10-7 молъ/л. Разделяющая способность осциллографического полярографа достигает нескольких тысяч, а чувствительность 5*10-7 моль/л.
Библиография: Брук Б. С. Полярографические методы, М., 1972, библиогр.; Коваленко Е. А., Березовский В. А. и Эпштейн И. М. Полярографическое определение кислорода в организме, М., 1975, библиогр.; Кулаков М. В. Технологические измерения и приборы для химических производств, М., 1974.
Г. В. Сумароков; М. Я. Каабак (техн.).