极谱分析法的分类
极谱法分为控制电位极谱法和控制电流极谱法两大类。在控制电位极谱法中,电极电位是被控制的激发信号,电流是被测定的响应信号。在控制电流极谱法中,电流是被控制的激发信号,电极电位是被测定的响应信号。控制电位极谱法包括直流极谱法、交流极谱法、单扫描极谱法、方波极谱法、脉冲极谱法等。控制电流极谱法有示波极谱法。此外还有极谱催化波、溶出伏安法。
直流极谱法
又称恒电位极谱法。通过测定电解过程中得到电流-电位曲线来确定溶液中被测成分的浓度。其特点是电极电位改变的速率很慢。它是一种广泛应用的快速分析方法,适用于测定能在电极上还原或氧化的物质。
交流极谱法
将一个小振幅(几到几十毫伏)的低频正弦电压叠加在直流极谱的直流电压上面,通过测量电解池的支流电流得到交流极谱波 ,峰电位等于直流极谱的半波电位E1/2,峰电流 ip与被测物质浓度成正比。该法的特点是:①交流极谱波呈峰形 ,灵敏度比直流极谱高 ,检测下限可达到10-7mol/L。②分辨率高,可分辨峰电位相差40mV的相邻两极谱波。③抗干扰能力强,前还原物质不干扰后还原物质的极谱波测量。④叠加的交流电压使双电层迅速充放电,充电电流较大,限制了最低可检测浓度进一步降低。
单扫描极谱法
在一个汞滴生长的后期,其面积基本保持恒定的时候,在电解池两电极上快速施加一脉冲电压,同时用示波器观察在一个滴汞上所产生的电流?电压曲线。该法的特点是:①极谱波呈峰形,灵敏度比直流极谱法高1～2个数量级,检测下限可达到10-7mol/L。②分辨率高,抗干扰能力强。可分辨峰电位相差50mV的相邻两极谱波,前还原物质的浓度比后还原物质浓度大100～1000 倍也不干扰测定。③快速施加极化电压,产生较大的充电电流,故需采取有效补偿充电电流的措施。④不可逆过程不出现极谱峰,减小以至完全消除了氧波的干扰。
方波极谱法
在通常的、缓慢改变的直流电压上面、叠加一个低频率、小振幅(≤50毫伏)的方形波电压,并在方波电压改变方向前的一瞬间记录通过电解池的交流电流的极谱方法称为方波极谱法。它是极谱法的一种,也是极谱法中灵敏度比较高的方法之一。在合适的情况下,测定的最低浓度可达10-7mol/dm3,个别离子的检出下限达到10-8mol/dm3。它所以有很高的灵敏度是由于它在充电电流消失的时刻记录电流,极谱电流中没有充电电流,因而可以通过放大电流来提高灵敏度。方波极谱的分辨力好,可以分开Cd波和In波(两者相差45毫伏)。方波极谱的前面电流对后面电流的影响也小,测定Sn2+时,前面Fe3+波对Sn2+的干扰小,Fe3+:Sn2+可达到20000:1。方波极谱是痕量成分分析的得力的工具。
脉冲极谱法
极谱法的一种,也是目前灵敏度最高的极谱方法。它比方波极谱还要灵敏好几倍,使用的支持电解质的浓度也比方波极谱低(小至0.02mol/dm3)。脉冲极谱有两种:常规脉冲极谱和示差脉冲极谱。两者加电压的方式有差异,极谱图形也不同。示差脉冲极增加电压的方式和方波极谱相似,得到的极谱波也相似。和方波极谱不同的是:示差脉冲极谱在一个汞滴的一定时刻,只加上一个方波电压,ΔE为2一100毫伏,方波电压持续的时间也比较长,有的长达40一80毫秒,在一个汞滴上只测一次还原电流;而方波极谱在一个汞滴上加很多方波,每一方波持续的时间短,在一个周期中两次测量电流,既有氧化电流又有还原电流。脉冲极谱加电压的方式使毛细管噪声电流得到充分衰减,从而提高了灵敏度。脉冲极谱可检出10-9克/毫升(1ppb)的镉。分辨力好,两峰相差25毫伏可以分辨出来。前面极谱电流对后面电流的影响小。
示波极谱法
总的说来,用阴极射线示波器来观察或记录极谱曲线的极谱方法都可叫示波极谱法。有两种示波极谱法。一种叫线性变位示波极谱法(单扫描极谱法),另一种叫交流示波极谱法(示波极谱法)。交流示波极谱法,是极谱方法的一种,属于控制电流极谱法。
常用的示波极谱法的装置如图2,从这种线路上得到的示波极谱曲线是dE/dt-E曲线。上半部为金属离子还原得到的曲线(称阴极支),下半部为金属氧化得到的曲线(称阳极支)。切口尖端所对的电位相当于一般极谱波的半波电位。上下两支的切口对称,说明该金属的电极反应是可逆反应。切口的深度反映离子的浓度。利用物质的示波图形可以鉴定物质,但灵敏度不很高。示波极谱曲线上切口的出现或消失可以指示容量分析的滴定终点,这种滴定方法称为示波极谱滴定法。
