Полярограф переменного тока ППТ-1
К истории возникновения прибора
Полярограф переменного тока (ППТ-1), выпускаемый Гомельским заводом измерительных приборов с 1973 года, использовали для качественного и количественного анализа, электрохимических исследований, в различных отраслях народного хозяйства для автоматизации технологических процессов и контроля за состоянием окружающей среды.
Известный чехословацкий ученый академик Ярослав Гейровский по праву считается основателем полярографического метода, принципиально нового метода анализа, за развитие которого ему была присуждена Нобелевская премия по химии в 1959 году.
Однако основу зарождения полярографии можно увидеть в 1873 году в работах американского химика Фрица Липпмана. При исследовании зависимости поверхностного натяжения ртути в растворах электролитов от потенциала был применен в качестве поляризуемого электрода мениск ртути в капилляре, а в качестве неполяризуемого электрода ртуть на дне электролитической ячейке. При графическом изображении зависимости высоты ртутного столба от приложенного напряжения получается кривая, по форме весьма близкая к параболе, так называемая электрокапиллярная кривая (рис.1). Изменение поверхностного натяжения ртути с потенциалом Липпман объяснил, исходя из представлений Гельмгольца о существовании двойного электрического слоя как о плоском конденсаторе с постоянной емкостью.
Рис. 1 Электрокапиллярная кривая
Одну обкладку такого конденсатора образуют заряды на поверхности ртути, другую, противоположно заряженную обкладку – ионы раствора, находящиеся в непосредственной близости от поверхности электрода. Профессор Карлова университета Б.Кучера видоизменил метод Липпмана. Вместо того чтобы наблюдать положение мениска в капилляре, Кучера заставлял ртуть капать из капилляра и определял вес капель. Как известно, вес капли прямо пропорционален поверхностному напряжению. Ртутная капля отрывается тогда, когда ее вес начинает превышать силы поверхностного натяжения, удерживающие ее у устья капилляра. Этот метод получения электрокапиллярных кривых назван “динамическим” методом Кучеры. В большинстве случаев кривые, полученные динамическим методом Кучеры, совпадают с кривыми, полученными методом Липпмана. Однако некоторые кривые Кучеры имеют аномальную форму – для них характерны вторичные максимумы. Кучера описал эти аномалии в сообщениях Чешской академии, однако он не смог объяснить их причину. Вплоть до 1918 г. это явление подробно не исследовалось .
К концу 1918 года профессор Б.Кучера обратил на указанные аномалии внимание Я. Гейровского (в то время кандидата философии) и предложил ему подробнее исследовать их.
Гейровский приступил к изучению электрохимических процессов на ртутном капельном электроде. Отказавшись от взвешивания капель, он включил в схему Кучеры чувствительный гальванометр, с помощью которого измерял ток и определял его зависимость от напряжения, подводимого с низкоомного потенциометра (16-20 ом) (рис. 2).
Кривые зависимости тока от напряжения имеют вид экспоненциальных кривых, причем резкое увеличение тока начинается при напряжениях, которые характерны для каждого катиона. Наклон получаемых кривых зависит от валентности катиона. Гейровский также показал, что данные аномалии на электрокапиллярных кривых вызваны поглощением кислорода, который можно легко удалить, пропуская через ячейку азот или водород. Эти результаты своих трехлетних экспериментов в Институте неорганической и аналитической химии Карлова университета Гейровский опубликовал в 1922 году.
К концу 1918 года профессор Б.Кучера обратил на указанные аномалии внимание Я. Гейровского (в то время кандидата философии) и предложил ему подробнее исследовать их.
Гейровский приступил к изучению электрохимических процессов на ртутном капельном электроде. Отказавшись от взвешивания капель, он включил в схему Кучеры чувствительный гальванометр, с помощью которого измерял ток и определял его зависимость от напряжения, подводимого с низкоомного потенциометра (16-20 ом) (рис. 2).
Кривые зависимости тока от напряжения имеют вид экспоненциальных кривых, причем резкое увеличение тока начинается при напряжениях, которые характерны для каждого катиона. Наклон получаемых кривых зависит от валентности катиона. Гейровский также показал, что данные аномалии на электрокапиллярных кривых вызваны поглощением кислорода, который можно легко удалить, пропуская через ячейку азот или водород. Эти результаты своих трехлетних экспериментов в Институте неорганической и аналитической химии Карлова университета Гейровский опубликовал в 1922 году.
Рис.2. Схема для измерения кривых зависимости тока от потенциала при электролизе с ртутным капельным электродом.
Описание
В комплект ППТ-1 входит прибор, регистратор, стабилизатор напряжения, полярографический датчик (ячейка) и эквивалент электролитической ячейки (внутренний эквивалент). Прибор состоит из четырех блоков: блок питания (БП), блок поляризующих напряжений (БПН), блок компенсации и усиления (БКУ), блок синхронизации (БС).
Исторический контекст использования прибора на Химфаке
В целях практического усвоение материала на кафедре аналитической химии химического факультета МГУ проводились для студентов практические занятия на приборе ППТ-1. С использованием полярографа переменного тока ППТ-1 были проведены следующие электрохимические исследования на химическом факультете МГУ и опубликованы соответствующие статьи:
1) “Полярографическое определение малых количеств диизобутил фосфата” в 29 т. журнала “Аналитическая химия” в 1974 году. Статья написана коллективом авторов – Бусев А.И., Осипова Е.А., Прохорова Г.В.
2) “Определение кобальта в сталях и сплавах на никеловой основе методом переменнотоковой полярографии”. Статья написана коллективом авторов – Осипова Е.А., Агасян П.К., Прохорова Г.В., Рудоменткин С.В.
3) “Полярографическое определение таллия в присутствии больших количеств меди и кадмия”. Статья написана коллективом авторов – Шаповалова Е.Н., Прохорова Г.В.
4) “Изучение полярографического поведения индия, кадмия, свинца и цинка в растворах, насыщенных тридециламином”. Статья написана коллективом авторов – Шаповалова Е.Н., Прохорова Г.В., Большакова Т.А., Кузнецов В.М.
5) “Полярографическое изучение 1,10 – фенантролина”. Статья написана коллективом авторов – Осипова Е.А., Прохорова Г.В., Миночкина Л.Н..
Полярограф переменного тока ППТ-1 уже снят с производства. Бурное развитие приборостроения привело к появлению более усовершенствованных приборов. Сегодня в лабораториях и промышленности применяются гораздо более компактные приборы. Тем не менее, прибор ППТ-1 представляет собой ценность как исторически значимый объект, так как является своеобразным памятником развитие приборостроение в области полярографии.
1) “Полярографическое определение малых количеств диизобутил фосфата” в 29 т. журнала “Аналитическая химия” в 1974 году. Статья написана коллективом авторов – Бусев А.И., Осипова Е.А., Прохорова Г.В.
2) “Определение кобальта в сталях и сплавах на никеловой основе методом переменнотоковой полярографии”. Статья написана коллективом авторов – Осипова Е.А., Агасян П.К., Прохорова Г.В., Рудоменткин С.В.
3) “Полярографическое определение таллия в присутствии больших количеств меди и кадмия”. Статья написана коллективом авторов – Шаповалова Е.Н., Прохорова Г.В.
4) “Изучение полярографического поведения индия, кадмия, свинца и цинка в растворах, насыщенных тридециламином”. Статья написана коллективом авторов – Шаповалова Е.Н., Прохорова Г.В., Большакова Т.А., Кузнецов В.М.
5) “Полярографическое изучение 1,10 – фенантролина”. Статья написана коллективом авторов – Осипова Е.А., Прохорова Г.В., Миночкина Л.Н..
Полярограф переменного тока ППТ-1 уже снят с производства. Бурное развитие приборостроения привело к появлению более усовершенствованных приборов. Сегодня в лабораториях и промышленности применяются гораздо более компактные приборы. Тем не менее, прибор ППТ-1 представляет собой ценность как исторически значимый объект, так как является своеобразным памятником развитие приборостроение в области полярографии.
Атрибуция студента 5 курса Алиева Э.Э.
