Введение к работе
Актуальность.Современнее области науки и техники, наряду с мероприятиями по охране окружающей среды в условиях интен-сификании промышленного производства, требуют дальнейшего расширения номенклатуры анализируемых внсокочистых и природных объектов, числа определяемых в них примесей, снижения пределов определения методов анализа. Бериллий является одним из элементов, соединения которого оказывают сильное влияние на биохимические и физиологические пронесен. D то же время, бериллий относится к микроэлементам, необходимым для нормальной жизнедеятельности организма, и, чтобы контролировать содержание бериллия на уровне благоприятной биологической активности, требуются высокочувствительные методы его определения.
Применение высокочувствительных спектральных методов определения бериллия -атомно-эмиссионной и атомно-абсорбшон -ной спектрометрии - зачастую ограничено депрессирующим действием компонентов основы на величину аналитического сигнала бериллия, приготовлением стандартных растворов определённого элементного состава, сложностью и"недоступностью аппаратуры.
Полярографический косвенный метод определения бериллия уже находит применение в анализе некоторых материалов и природных объектов. В литературе отсутствуют сведения об использовании в этих целях метода инверсионной вольтамперометрии (ИВ), отличающегося возможностью существенного снижения нижней границы определяемых содержаний. Широкие возможности метод ИВ имеет для исследования электрохимических свойств амальгам, механизма и кинетики электродных процессов на ртутных электродах.
Цель работы.- изучить закономерности процесса разряда-ионизации амальгамы бериллия и на этой основе разработать
комплекс высокочувствительных ИВ-методик его определения совместно с щелочными металлами в различных высокочистых и при -родных материалах. Для этого необходимо было решить следующие задачи:
Изучить электрохимическое поведение бериллия на ртутно-плё-ночном электроде (РПЭ), на основе математического описания квазиобратимого электродного проиесса рассчитать значения кинетических параметров - Ag, U , ^/^1, ~ в РяДе апротонных диполярных растворителей (АДР) с иелью выявления соответствия экспериментальных условий теоретической модели и выбора оптимального фонового электролита при ИВ-определении бериллия и щелочных металлов.
Исследовать адсорбционную активность солей четвертичных аммониевых оснований (ЧАО) и физико-химические закономерности образования адсорбционного слоя на ртутных электродах ограниченного объёма. N"-~'
Разработать ИВ-методики определения бериллия совместно с щелочными металлами в высокочистых минеральных кислотах, мо -некристаллических иодате лития, оксиде бериллия и сульфиде мышьяка, в крови и природной воде.
Научная новизна. Впервые изучены закономерности процесса разряда-ионизации амальгамы бериллия в методе ИВ. На основе математической модели кваэиобратимого электродного проиесса для тонкоплёночных систем предложен более общий и усовершенствованный способ расчёта кинегическх параметров, отличающийся от известных в литературе тем, что стандартная константа скорости электрохимической реакции и коэффициент переноса электрона определяются одновременно и самосогласованно из экспериментальных данных. Впервые определены коэффициент диффузии 4.
бериллия в ртути, стандартный электродный потенциал, значения коэффициентов переноса и стандартной константы скорости электрохимической реакции амальгамы бериллия в ряде АДР. Впервые изучены физико-химические закономерности процесса адсорбции солей ЧАО на ртутных электродах ограниченного объёма, решены граничные задачи для скорости образования адсорбционного слоя на Н1Э и кинетики электродного процесса в условиях адсорбции ШОВ. Предложены способы профподготовки и ИВ-анализа природных и биологических объектов на содержание лития, бериллия, натрия и калия.
Положения, выносимые на защиту. - Способ одновременного расчета кинетических параметров ( cL , 1 ) для квазиобратимого электродного прошсса.
Способ оценки коэффициента диффузии бериллия в ртути, стандартного электродного потенциала электрохимической реакции амальгамы бериллия в системах: /?ул/Х в АДР, где R - CgHg, 4 ' * ~ *" ^1 ' ^ ~ ВДетонитрилСАН), пропиленкарбонат (ПК), диметилформамид (ДМФА), диметилсульфоксид (ДМСО).
Закономерности адсорбции ЧАО на ртутных электродах ограни -ценного объёма в системах: Яц/JX- ДМФА.
Способы пробоподготовки труднорастворимых кристаллических структур и жидких биологических материалов для ИВ-анализа.
Комплекс высокочувствительных ИВ-методик определения бериллия совместно с щелочными металлами в высокочистых веществах, природных и биологических материалах.
Практическая значимость. Полученные значения коэффициента диффузии бериллия в ртути, стандартного потенциала, ког>ф -фиииентов переноса электрона и стандартной константы скорости электрохимической реакции амальгамы бериллия могут быть использованы как справочные данные.
На основе изучения физико-химических закономерностей адсорбции солей Г1А0 на РПЭ получены соотношения, позволяющие оценивать гетерогенные константы скорости электрохимическрй реакции на свободной (0Я4) и занятой (^) алсорбированньш веществом поверхности электрода, константу скорости процесса адсорбции 5 и коэффициент диффузии адсорбируемого вещества ^.
Разработаны способы пробоподготовки труднорастворимых кристаллических структур и биологических проб для ИВ-анализа, %"' защищенные авторскими свидетельствами.
Разработаны и внедрены в производство высокочувствительные ИВ-методики одновременного определения лития, бериллия, натрия и калия на уровне 10 + 10 % мас. в высокочистых веществах и природных объектах: халькогенидных стеклах состава Аъг S3 , монокристаллах иодата лития и оксида бериллия, особочистых кислотах, сыворотке крови и природной воде.
Апробация работы. Основные положения и результаты диссертации были доложены: на III Всесоюзной конференции по электрохимическим методам анализа (ЕМА-89), (Томск, 1989), на 1-й областной научно-технической конференции "Основные разработки медицинской техники учреждениями и предприятиями г. Томска" (Томск, IS88), на III Региональной конференции "Аналитика Си -бири -90" (Иркутск, 1990), на Всесоюзной конференции "Итевск-Аналиэ - 90" (Ижевск, 1990), на Региональной научно-практической . конференции "Элекгроаналитика Сибири - 90й (Томск, 1990).
Публикации.Основные результаты диссертации изложены в 7 опубликованных работах и защищены 2 авторскими свидетрльетвами.
Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, обсуждения результатов, выводов и приложения, библиографического списка из 160 наименований отечественных и зарубежнвх авторов. Полный объём диссертации - 135стра.-б
ний , включая 20 рисунков и 4.5 таблиц.
