Фізико-хімічні методи дослідження якості води

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Міністерство освіти і науки України

Вінницький торговельно-економічний інститут

Київського національного торговельно-економічного університету

Факультет товарознавства, маркетингу та туризму

Кафедра товарознавства та маркетингу

Курсова робота

з дисципліни: «Фізико-хімічні методи дослідження сировини і матеріалів»

на тему : «Фізико-хімічні методи дослідження якості води »

Студентки 1 курсу групи ТКЛ-11

Денної форми навчання

Дзигаря Владислава Васильовича

Науковий керівник к.х.н., доцент. Антонюк А.С.

Вінниця 2011

ЗМІСТ

Вступ

1. Вимоги, які ставляться до питної води

1.1 Гігієнічні вимоги до якості питної води

1.2 Органолептичні показники якості питної води

1.3 Показники радіаційної безпеки питної води

1.4 Показники фізіологічної повноцінності якості води

2. Фізико-хімічні методи дослідження

2.1 Метод атомно-абсорбційної спектроскопії

2.2 Емісійна фотометрія полум'я

2.3 Іонометрія. Особливості вибору та експлуатації електродів

3. Фізико-хімічні методи дослідження якості води

3.1 Визначення заліза, міді і цинку в природних водах методом атомно-абсорбційної спектроскопії

3.2 Визначення іонів калію і натрію в річковій або водопровідній воді методом добавок( емісійна фотометрія полум'я)

3.3 Визначення фторид-іону в питній воді за допомогою фторид-селективного електроду

Висновок

Список використаної літератури

ВСТУП

у 1913 р. М.С. Курнаков, узагальнивши кількісні методи хімічних досліджень, використаних Ломоносовим, Лавуазьє, Дальтоном, Менделєєвим, Гіббсом, Вант-Гоффом, Розебомом, Ле Шательє, Схрейнемакерсом та багатьма іншими вченими, запропонував метод дослідження речовин, «общий прием которого состоит в количественном изучении свойств равновесных систем, образованных двумя и более компонентами, в зависимости от их состава» назвати фізико-хімічним аналізом[1].

Інструментальні або фізико- хімічні методи аналізу засновані на вимірюванні за допомогою приладів певних фізичних властивостей системи, які є функцією кількості компоненту, який визначають, в пробі, що аналізують. Інструментальні методи аналізу мають ряд переваг у порівнянні з класичними методами: значно вищу чутливість, селективність, експресність, обєктивність, можливість автоматизації і комп'ютеризації процесу аналізу.

У виробничих умовах велике значення має швидкість виконання аналізу - експресність аналізу. Фізико-хімічні методи аналізу відрізняються великою вибірковістю, чутливістю, швидкістю виконання аналітичних операцій.

У фізико-хімічних методах аналізу визначають зміни фізичних властивостей системи (коефіцієнту заломлення світла, поглинання світла, електропровідності), які відбуваються в результаті хімічних або електрохімічних реакцій.

При виконанні аналізів фізико-хімічними методами точку еквівалентності (момент закінчення реакції) визначають не візуально, а за допомогою приладів, які фіксують зміни тих чи інших властивостей досліджуваної речовини. У зв'язку з цим фізико-хімічні методи аналізу часто називають методами інструментального аналізу.

Фізико-хімічні методи аналізу дозволяють вести в промисловості безперервний контроль, автоматизувати процес аналізу.

Застосування:

· в науково-дослідницьких і виробничих лабораторіях велике значення мають при аналізі руд, металів, сплавів;

· в охороні навколишнього середовища (аналіз повітря, води, ґрунтів);

· аналіз продуктів харчування.

Інструментальні методи аналізу можна поділити на декілька груп:

· оптичні методи

· електрохімічні методи

· хроматографічні методи

В даній курсовій роботі викладено теоретичні основи деяких оптичних методів аналізу, розглянуто методики проведення визначень та апаратуру, що використовується в даних методах.

Актуальність теми.

Людський організм приблизно на 75% складається з води. Вважається, що мозок складається з води на 85% і відрізняється винятковою чутливістю до обезводнення. Мозок постійно омивається солоною спинномозковою рідиною.

Присутня в усіх клітинах і тканинах, граючи головну роль у всіх біологічних процесах від травлення до кровообігу, вода виконує багато важливих функцій. Наше тіло постійно потребує поповнення запасу чистою водою.

Вода повинна стати для нас самим ключовим інгредієнтом, якщо ми прагнемо мати здорове тіло і відмінне самопочуття. Ніщо так не впливає на наше здоров'я, як споживання води. Тому, тема визначення якості води завжди буде актуальною.

1. ВИМОГИ, ЯКІ СТАВЛЯТЬСЯ ДО ПИТНОЇ ВОДИ

ДСанПіН №383 Про затвердження Державних санітарних правил і норм "Вода питна. Гігієнічні вимоги до якості води централізованого господарсько-питного водопостачання" 28.10.09

1.1 Гігієнічні вимоги до якості питної води

хімічне дослідження якість вода

Гігієнічні вимоги, що визначать придатність води для питних цілей, включають:

- безпеку в епідемічному відношенні;

- нешкідливість хімічного складу;

- сприятливі органолептичні властивості;

- радіаційну безпеку.

Якість питної води залежить від її складу та властивостей:

- у вододжерелі;

- при надходжені у водопровідну мережу;

- в точках водорозбору.

Безпека питної води в епідемічному відношенні визначається показниками, що характеризують з достатньо високою вірогідністю відсутність в ній небезпечних для здоров'я споживачів бактерій, вірусів, інших біологічних включень.

За мікробіологічними показниками питна вода має відповідати вимогам, наведеним у табл. 1.

Таблиця 1.1

Мікробіологічні показники безпеки питної води

№	Найменування показників	Одиниці виміру	Нормативи
1	Число бактерій в 1 см3 води, що досліджується	Колоніїутворюючі одиниці (мікроорганізми)/см3	не більше 100*
2	Число бактерій групи кишкових паличок коліформних мікроорганізмів)в 1 дм3 води, що досліджується (індекс БГКП)	Колоніїутворюючі одиниці (мікроорганізми)/дм3 КУО/дм3	не більше 3**
3	Число термостабільних кишкових паличок фекальних коліформ - індекс ФК) в 100 см3 води, що досліджується	Колоніїутворюючі одиниці (мікроорганізми)/ 100 см3 КУО/100 см3	відсутність***
4	Число патогенних мікроорганізмів в 1 дм3 води, що досліджується	Колоніїутворюючі одиниці(мікроорганізми)/дм3 КУО/дм3відсутність***	відсутність***
5	Число коліфагів у 1 дм3 води, що досліджується	Бляшкоутворюючі одиниці/дм3БУО/дм3	відсутність***

Примітки: * - для 95% проб води у водопостачальній мережі, що досліджуються протягом року; ** - для 98% проб води, що надходить у водопостачальну мережу, і досліджуються протягом року; при перевищенні індексу БГКП на етапі ідентифікації колоній, що виросли, додатково проводять дослідження на наявність фекальних коліформ; *** - при виявленні фекальних коліформ у 2-х послідовно відібраних пробах води слід розпочати протягом 12 годин дослідження води на наявність збудників інфекційних захворювань бактеріальної чи вірусної етіології (по епідситуації).

За паразитологічними показниками (клітини, цисти: лямблій, криптоспоридій, а також у разі епідускладнень - дизентерійних амеб, балантидій, хламідій та ін.; клітини, личинки, яйця гельмінтів) питна вода має відповідати вимогам, наведеним у табл.1.2.

Таблиця 1.2.

Паразитологічні показники безпеки питної води

№	Найменування показників	Одиниці виміру	Нормативи
1	Число патогенних кишкових найпростіших у 25 дм3 води, що досліджується	(Клітини, цисти)/25 дм3	відсутність
2	Число патогенних кишкових найпростіших у 25 дм3 води, що досліджується	(Клітини, яйця, личинки)/25 дм3	відсутність

Нешкідливість хімічного складу питної води визначається показниками, які з достатньо високою вірогідністю характеризують відсутність у ній небезпечних для здоров'я речовин (компонентів), що зустрічаються в природних водах, з'являються у воді внаслідок забруднення вододжерел або у процесі водообробки в концентраціях, гранично допустимі величини яких установлені результатами санітарно-токсикологічних досліджень.

За токсикологічними показниками питна вода має відповідати вимогам, наведеним у табл.1.3.

Таблиця 1.3.

Токсикологічні показники нешкідливості хімічного складу питної води

№	Найменування показників	Одиниці виміру	Нормативи, не більше	Класс небезпеки
Неорганічні компоненти
1	Алюміній	мг/дм3	0.2 (0.5)*	2
2	Барій	мг/дм3	0.1	2
3	Миш'як	мг/дм3	0.01	2
4	Селен	мг/дм3	0.01	2
5	Свинець	мг/дм3	0.01	2
6	Нікель	мг/дм3	0.1	3
7	Нітрати	мг/дм3	45.0	3
8	Фтор	мг/дм3	1.5	3
Органічні компоненти
1	Тригалометани (ТГМ, сума)	мг/дм3	0.1	2
	хлороформ	мг/дм3	0.06	2
	дибромхлорметан	мг/дм3	0.01	2
	тетрахлорвуглець	мг/дм3	0.002	2
2	Пестициди (сума)	мг/дм3	0.0001	**
Інтегральні показники
	Окислюваність (KMn04)	мг/дм3	4.0	-
	Загальний органічний вуглець	мг/дм3	3.0	-

Примітки: * - величина, зазначена у дужках, допускається при обробці води реагентами, що містять алюміній; ** - перелік контрольованих пестицидів встановлюють з урахуванням конкретної ситуації.

Вода не має містити інші токсичні компоненти (ртуть, талій, кадмій, нітрити, ціаніди, хром (+6), 1,1-дихлоретилен, 1,2-дихлоретан, бенз(а)пірен) в концентраціях, що визначаються стандартними методами досліджень.

При проведенні знезаражування води концентрація залишкових кількостей дезінфектантів, що визначаються не рідше ніж раз на годину, має складати:

- при знезаражуванні питної води хлором вміст залишкового вільного хлору у воді на виході із резервуарів чистої води має бути 0.3-0.5 мг/куб.дм (якщо тривалість контакту хлору з водою не менше 30 хв.), а вміст залишкового зв'язаного хлору - 0.8-1.2 мг/куб.дм (якщо тривалість контакту хлору з водою не менше 60 хв.). При сумісній наявності у воді вільного та зв'язаного хлору дозволяється здійснення контролю за одним із них: за залишковим вільним хлором (при його концентрації понад 0.3 мг/куб.дм) або за залишковим зв'язаним хлором (при концентрації залишкового вільного хлору менше 0.3 мг/куб.дм); при знезаражуванні води озоном концентрація залишкового озону на виході із камери змішування має бути 0.1-0.3 мг/куб.дм при тривалості контакту не менше 4 хв.

Взаємозв'язок дози дезінфектанту (C, мг/куб.дм) та часу(T, хв), необхідного та достатнього для забезпечення епідемічної безпеки оброблюваної води під час її проходження до першого споживача, визначає критерій "CxT", що може бути встановлений експериментально для кожної конкретної води з урахуванням показників її хлорпоглинальності.

При використанні у процесі водопідготовки коагулянтів, дезинфектантів чи інших реагентів, дозволених Міністерством охорони здоров'я України для застосування у практиці господарсько-питного водопостачання, їх залишкові кількості у питній воді не мають перевищувати відповідних нормативних значень.

1.2 Органолептичні показники якості питної води

Сприятливі органолептичні властивості питної води визначаються сукупністю значень, що регламентуються органолептичними показниками якості та фізико-хімічними характеристиками води (за вмістом у воді компонентів, які впливають на органолептичні показники).

Органолептичні показники та гранично допустимі концентрації компонентів, що нормуються за їх впливом на органолептичні властивості питної води, наведені у табл.1.4.

Таблиця1.4.

Органолептичні показники якості питної води

№	Найменування показників	Одиниці виміру	Нормативи, не більше	Клас небезпеки
1	Запах	ПР*	2	-
2	Каламутність	НОМ**	0.5 (1.5)***	-
3	Кольоровість	град.	20 (35)	-
4	Присмак	ПР	2	-
5	Водневий показник, pH, в діапазоні	одиниці	6.5-8.5	-
6	Мінералізація загальна(сухий залишок)	мг/дм3	1000 (1500)	-
7	Жорсткість загальна	мгекв/дм3	7 (10)	-
8	Сульфати	мг/дм3	250 (500)	4
9	Хлориди	мг/дм3	250 (300)	4
10	Мідь	мг/дм3	1.0	3
11	Марганець	мг/дм3	0.1	3
12	Залізо	мг/дм3	0.3	3
13	Хлорфеноли	мг/дм3	0.0003	4

Примітки: * - показник розведення (до зникнення запаху, присмаку); ** - нефелометричні одиниці каламутності; *** - величини, зазначені в дужках, допускаються з урахуванням конкретної ситуації.

Вода не має містити інші компоненти, спроможні змінювати її органолептичні властивості, - цинк, поверхнево-активні речовини, нафтопродукти, феноли в концентраціях, що визначаються стандартними методами досліджень.

1.3 Показники радіаційної безпеки питної води

Радіаційна безпека питної води визначається за гранично допустимими рівнями сумарної об'ємної активності альфа- та бета-випромінювачів (природних), наведеними у табл.1.5. У разі перевищення цих рівнів слід провести вивчення радіонуклідного складу досліджуваних проб води щодо його відповідності нормам радіаційної безпеки.

Таблиця1.5.

№	Найменування показників	Одиниці виміру	Нормативи, не більше
1	Загальна об'ємна активність альфа-випромінювачів	Бк/дм3	0.1
2	Загальна об'ємна активність бета-випромінювачів	Бк/дм3	10

Примітка: Для особливих регіонів нормативи радіаційної безпеки питної води погоджуються Головним державним санітарним лікарем України.

1.4 Показники фізіологічної повноцінності якості води

Показники фізіологічної повноцінності питної води визначаютьадекватність її мінерального складу біологічним потребам організму. Вони засновані на доцільності для ряду біогенних елементів обліку не тільки максимально допустимих, а й мінімально необхідних рівнів їх вмісту у воді. Дослідження показників, що характеризують фізіологічну повноцінність питної води, рекомендується проводити в об'ємі, наведеному у табл.1.6.

Таблиця 1.6.

Показники фізіологічної повноцінності мінерального складу питної води

№	Найменування показників	Одиниці виміру	Рекомендовані значення
1	Мінералізація загальна	мг/дм3	не менше 100.0; не більше 1000.0
2	Жорсткість загальна	мгекв/дм3	не менше 1.5; не більше 7.0
3	Лужність загальна	мгекв/дм3	не менше 0.5; не більше 6.5
4	Магній	мг/дм3	не менше 10.0; не більше 80.0
5	Фтор	мг/дм3	не менше 0.7; не більше 1.5

2. ФІЗИКО-ХІМІЧНІ МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕННЯ

2.1 Метод атомно-абсорбційної спектроскопії

В цьому методі ми розглянемо поглинання атомами, а не молекулярними сполуками. Щоб споглядати оптичні властивості вільних атомів, необхідно пробу перевести в газоподібний стан, а це в більшості випадків потребує випаровування рідини чи твердої речовини і наступної дисоціації молекул на вільні атоми.

Атомізація

Існує багато способів атомізації сполук металів, які здійснюються в більшості випадків за рахунок теплової енергії електрики або полум'я. Для оптимального переходу в атомний пар необхідний строгий контроль за температурою. Занадто висока температура може бути так само несприятлива, як і занадто низька, тому що частина атомів іонізується і, слідуючи з цього, не поглинає при очікуваних довжинах хвиль. Але, з іншого боку, висока температура сприяє зниженню впливу матриці, через це потрібно знайти компроміс між цими температурами.

Атомізаця полум'ям. На рис. 2.1 зображено пальник, яка використовується в атомно-абсорбційній спектроскопії полум'ям (ААСП).

Рис. 2.1. Пальник з попереднім змішуванням газів і безвихровим потоком для ААСП.

Горючий газ і газ-окислювач подаються в змішувальну камеру, де вони проходять через ряд перегородок, які забезпечують їх повне змішування, і потрапляють в верхню частину пальника. Отвір пальника має форму довгої вузької щілини, що дозволяє отримати полум'я у вигляді вузької смуги. Розчин, який аналізується засмоктується в змішувальну камеру за допомогою невеликої повітряної форсунки. При використанні такого розпилювача отримують краплини різного розміру, що може бути причиною поганого відтворення. При проходженні через перегородки змішувача більші краплини затримуються, так що в полум'я потрапляють менші однорідні за розміром краплі.

Пальник з попереднім змішуванням газів не зовсім безпечний в роботі, тому що, якщо полум'я потрапить в змішувальну камеру, відбудеться сильний вибух. Для того, щоб звести до мінімуму вірогідність проскакування полум'я в камеру, щілину пальника потрібно зробити якомога вужчою (для того, щоб гази продувались в ній з великою швидкістю), а металічний обідок навколо щілини якомога масивнішим, так щоб тепло легко відводилось. Але навіть в цьому випадку, якщо не регулювати газовий потік належним чином, вибух можливий. В пальниках, які продаються продумані міри безпеки при проскакуванні полум'я в камеру. При експлуатації пальника необхідно завжди строго дотримуватись правил техніки безпеки.

В якості окислюючого і горючого газів в ААСП найчастіше вибирають стисле повітря і ацетилен. Максимальна температура, яку досягають складає приблизно 2200 ^°С. Якщо потрібна більш висока температура, повітря можна замінити оксидом азоту (N₂O), який розпадається з утворенням суміші азоту і кисню у співвідношенні 2:1, тоді як для стислого повітря це співвідношення дорівнює 4:1; максимальна температура, яку можна отримати при горінні ацетилену, складає майже 3000 ^°С. В пальниках з попереднім змішуванням газів не можна використовувати чистий кисень, тому що полум'я розповсюджується так швидко, що проскок в камеру неминучий.

Полумя - зручне і відтворювальне джерело тепла, але в якості робочої кювети це джерело далеке від ідеалу, тому що два ендотермічних процеси ( випаровування розчинника і наступна атомізація) повинні пройти за дуже короткий проміжок часу, що якимось частинкам вдається пролетіти крізь полум'я, не атомізуючись. Крім того полум'я вносить значні випадкові флуктуації в ефективну довжину оптичного шляху внаслідок турбулентності, а це призводить до зайвого шуму при отримані сигналу.

Деякого покращення можна добитися, використовуючи полум'я тільки як джерело тепла. Один із способів заключається в тому, що розчинену пробу поміщяють в невеликий металічний човник чи чашечку, яка називається чашкою Дельве [2], і висушують на гарячій пластинці. Чашечку після цього закріплюють над полум'ям для випаровування проби. Пар, який утворився потрапляє через центральний отвір в горизонтальну кварцеву трубку (рис. 2.2), яка нагрівається вузьким полум'ям, де власне і випускається випромінювання, яке вимірюють. Кварцова трубка грає роль стримуючого капіляра, за допомогою якого збільшується час спостереження за атомами. Це спосіб виявився корисним при виявлені слідів свинцю. Зазвичай використовуються нікелеві чашечки, але при аналізі кислих проб нікель заміняють танталом або іншим інертним матеріалом.

Рис. 5.2. Чашечка Дельве пробовідбірника. Чашечка закріплена під отвором в горизонтальній відкритій з обох кінців трубці з кварцу, через яку проходить потік випромінювання.

Не полум'яні атомізатори. За останнє тридцятиліття замість полум'я все більш широко використовують електронагрівання. Було запропоновано декілька типів нагрівників, з яких найбільш вдалим виявився пристрій, який складається з невеликої графітної трубки [3], яка нагрівається при пропусканні через неї струму великої сили (аж до 500 А) при низькій напрузі. Внутрішній діаметр графітної трубки ( моделі Варіан) складає декілька міліметрів, а довжина близько сантиметра. Зверху трубки є невеликий отвір, через який вводиться розчинена проба, як це показано на рис. 2.3.

Рис. 2.3. Атомізатор кутовими електродами фірми Varian моделі CRA-90. Графітова кювета являє собою невеликий циліндр, закріплений в поперечному положенні між двома графітовими стержнями, які являються і механічними тримачами, і провідниками струму. За допомогою шлангу зліва підводиться інертний газ. На фотографії показано введення проби піпеткою (Varian Techtron).

Внутрішня поверхня вкрита стійкою формою вуглецю, яка називається піролітичним графітом. Подібні трубки виготовляються також іншими фірмами і відрізняються деталями. Трубка, яка часто називається графітовою кюветою, повинна знаходитися в атмосфері інертного газу, наприклад аргону, для запобігання окислення проби і горючого вуглецю.

При роботі з рідкими пробами зазвичай приходять до програмованого підвищення температури графітової кювети в три етапи. Спочатку її підіймають приблизно до 300 ^°С і підтримують впродовж хвилини для випаровування розчинника. Потім піднімають температуру до 1700 ^°С і витримують ще близько хвилини; при цьому згорають органічні речовини. Тільки після цього температуру підвищують до рівня необхідного до рівня дисоціації неорганічної сполуки на атоми; іноді потрібно підняти її до 3000 ^°С.

Конструкція більшості приладів дозволяє оператору змінювати інтервал часу і температуру в залежності від характеру проби. В процесі сушки на стрічці самописця з розгорткою по часу часто виявляється сторонній пік, пов'язаний з поглинанням парів розчинника. На стадії обвуглення при наявності великої кількості органічних речовин також можливе проявлення піку. Аналітичну інформацію отримують, вимірюючи висоту піку, який спостерігається при кінцевій температурі. На висоту піку впливають швидкість нагрівання і розміри кювети [4], тому при порівнянні результатів вимірювання невідомої проби з результатами вимірювання стандартів потрібно точно відтворювати ці та інші параметри, що змінюються.

Леткі гідриди. Для елементів, які утворюють леткі гідриди, а саме As, Bi, Sb, Se та Te [5], існує інший спосіб підготовки проби. Гідриди отримують за допомогою реакції солей цих елементів з лужним розчином боргідриду натрію.

Леткі речовини потім усуваються з розчину з потоком повітря прямо в атомізатор атомно-абсорбційного спектрофотометра. Часто використовується воднево-повітряне полум'я; кварцева трубка-кювета, яка підігрівається ззовні дозволяє спуститися до більш низьких концентрацій внаслідок збільшення часу перебування в ній атомів. Цим способом визначали також олово і свинець, але результати виявились менш задовільними.

Аналогічним шляхом можна відновити ртуть до елементного стану (якщо вона була в ішому степені окислення) і перенести її з потоком повітря в кварцеву трубку-кювету, яка не потребує нагрівання [6].

Джерело випромінювання

Майже у всіх атомно-абсорбційних спектрометрах використовуються лампи, які дають лінійчасті спектри, характерні для окремих елементів. Ці лампи разом зі звичайними монохроматорами середньої дозволяючої сили набагато ефективніші джерел неперервного світла. Монохроматор служить для виділення потрібної лінії випускання, а не для звуження смуги поглинання. Недоцільність використання джерел неперервного випромінювання пов'язана з тим, що лінії поглинання нейтральних атомів в полум'ї чи кюветі надзвичайно вузькі. Ширина їх складає близько 0,001нм, тоді як півширина смуги пропускання звичайного монохроматора декілька десятих нанометра. Це співвідношення ілюструється на рис. 2.4.

Рис. 2.4. Порівняння випромінювання джерела неперервного спектра і поглинання атомного пару. Крива а являє собою смугу довжин хвиль, які пройшли через монохроматор; крива б, яка набагато вужча кривої а, - поглинання атомами в полум'ї (Unicam Instruments, Ltd.).

Площя під кривою а, яка відповідаю пропущеному випромінюванню джерела, зазнає лише дуже незначних зменшень за рахунок лінії атомної абсорбції б.

Найбільшим успіхом в якості джерела лінійчастого спектра в ААС користується лампа з порожнистим катодом. Вона представляє собою скляний чи кварцовий балон, в якому розташовані два електрода. Один з них (катод), який має чашоподібну форму, виготовлений з якого-небудь визначеного елемента (рис.2.5).

Рис. 2.5. Лампа з порожнистим катодом.

Матеріал анода не має значення. Лампа заповнена благородним газом під низьким тиском. При подачі напруги 100 - 200 В після нетривалого розігріву виникає тліючий розряд з участю більшості частинок, які потрапляють з порожнистого катода. Позитивні йони інертних газів бомбардують катод, вибиваючи атоми металу; цей процес називається розпорошенням. Атоми поглинають енергію і збуджуються, випускаючи характеристичне випромінювання. Воно складається з дискретних ліній цього металу і ліній газу-наповнювача, який вибирають таким чином, щоб спектральні перешкоди від нього при визначенні даного металу були мінімальними.

На рис. 2.6 представлений спектр випускання лампи з порожнистим катодом



Рис. 2.6. Випромінювання лампи з порожнистим катодом, який виготовлений з нікелю. Атоми нікелю в полум'ї в помітній степені поглинають лише випромінювання при 232,0 нм (Westinghouse Electric Corporation).

Треба звернути увагу на те, що чуттєва лінія при 232 нм оточена багатьма іншими лініями нікелю, поглинання яких паром нікелю небажане. Потрібну лінію можна ізолювати за допомогою монохроматора з вузькою смугою пропускання. На рис. 2.7 порівнюється спектр випромінювання лампи з порожнистим катодом (а) з тим же спектром після проходження випромінювання через монохроматор (б) і показано вплив поглинання паром металу (в).



Рис. 2.7. Атомна абсорбція: а - спектр випромінювання лампи з цинковим катодом (ширина лінії 213,9 нм збільшена для наочності); б - зайві лінії цинку відсікаються монохроматором, який налаштований на 213,9 нм; в - інтенсивність лінії при 213,9 нм різко зменшується в результаті поглинання атомами цинку (Unicam Instruments, Ltd.).

Смуга поглинання завжди ширше емісійної лінії, хоча і вужче смуги пропускання монохроматора. Очевидно, що зменшення інтенсивності потоку випромінювання, яке пройшло в детектор, безпосередньо залежить від числа атомів металів в зоні знаходження проби.

Можна виготовити лампи з порожнистим катодом, в яких чаша покрита сумішшю декількох металів (при умові, що вони не заважають один одному при спектральному визначенні і для їхнього випаровування необхідна приблизно однакова енергія). Це робить можливим визначення декількох елементів без заміни лампи. В якості прикладу можна назвати лампи, катод яких складається з Ca, Mg, і Al; Fe, Cu і Mn; Cu, Zn, Pb і Sn; Cr, Co, Cu, Fe, Mn і Ni.

Лампі з порожнистим катодом, як і багатьом іншим джерелам, для виходу на постійний режим роботи потрібен деякий час після включення. Особливо це не зручно при визначені за допомогою одноелементних ламп декількох елементів в одній пробі. Один зі шляхів подолання цієї складності полягає у використанні турелі, на якій закріплено декілька ламп, які знаходяться в робочому режимі, так що будь-яку з них можна встановити в потрібне положення поворотом турелі. Для зменшення затримки при зміні ламп використовують двохпроменеву систему коректування яскравості лампи.

Джерелом в ААС може слугувати і безелектродна розрядна лампа, яка являє собою запаяну кварцову трубку, яка містить невелику кількість чистого металу під низьким тиском інертного газу. Збудження виникає під дією мікрохвильового поля хвильового резонатора, при чому випускається, по суті, той же спектр, що і лампою з порожнистим катодом.

Можна також користуватися джерелом неперервного спектра в поєднанні з монохроматором високої роздільної здатності. О'Хевер і співавтори [6-7] показали, що ксенонова лампа великої потужності з ешелетом в якості монохроматора дозволяє звузити смугу поглинання, щоб отримати правильне значення оптичної густини. Достоїнством такої лами є те, що при переході від одного елемента до іншого достатньо просто змінити довжину хвилі. Автори описали прилад з 16 фото-примножувачами, на якому можливе одночасне визначення такої ж кількості елементів, але з меншою чутливістю, ніж за допомогою лампи з порожнистим катодом. В атомно-абсорбційних спектрофотометрах заводського виготовлення неперервні джерела не використовуються.

Поправка на поглинання фону

В ААс на відміну від спектрофотометрії розчинів не можна врахувати вплив фону з допомогою простої двохпроменевої системи. Такий прийом потребував би дублікатів полум'їв або графітових кювет ( один робочий, інший порівняння), а зробити їх оптично рівноцінними було би надзвичайно важко. Тим не менше, при якісних вимірах поправка на фон є вагомою.

Рис. 2.8. Основні вузли АА-спектрофотометра: а - схема без переривання випромінювання (випускання нагрітої проби зливається з випромінюванням лампи з порожнистим катодом, що приводить до похибки); б - схема з перериванням випромінювання (детектор фокусує тільки випромінювання лампи).

Фоновий сигнал частково обумовлений випромінюванням, що виділяється власне нагрітою пробою. Це джерело фонового випромінювання, характерне тільки для ААС, обумовлене неминучим збудження атомів аналізуємої речовини, самовільно випускаючих фотони при тих же довжинах хвиль, при яких вивчається поглинання. Як схематично показано на рис. 2.8, а, якщо не застосувати заходів безпеки, інтенсивність світла, що спостерігається Р_спост, буде складатися із Р₀Т і Р_е, де Р₀ - інтенсивність падаючого випромінення, Т - пропускання проби і Р_е та доля інтенсивності випускання проби, що потрапляє в детектор. Випромінювання з інтенсивностями Р_о і Р_е мають однакову довжину хвилі, і тому при потраплянні ( через монохроматор) в детектор не відрізняються одне від одного. Усунути це можна за допомогою переривача, який перериває випромінювання від лампи з порожнистим катодом, як показано на рис. 2.8,б, не впливаючи на випромінювання із проби. Для того, щоб сигнал, обумовлений випусканням проби, вичитався із загального сигналу, можна поставити електронний підсилювач, що працює синхронно з переривачем. В деяких пристроях такий результат отримують при збудженні лампи з порожнистим катодом електричними імпульсами; при цьому замість постійного випромінювання, що переривається за допомогою диска переривача, отримується переривчате випромінювання.

Вклад в фон вносить також поглинання інших компонентів проби. Описано декілька способів зниження такого роду перешкод. Перший з них оснований на використанні одночасно джерела неперервного випромінювання, наприклад водної чи дейтерієвої лампи, і джерела лінійного спектра[8-9], як показано на рис.2.9.

Рис.2.9. АА-спектрофотометр з водневою (або дейтерієвою) лампою, за допомогою якої вводиться поправка на фон.

Випромінювання допоміжної лампи проходить через пробу разом із резонансним випромінюванням лампи з порожнистим катодом. Електронна система сортує сигнали від обох джерел і дає їх відношення. В одних пристроях (фірми Perkin-Elmer) обидва сигнали видозмінюють за допомогою обертаючого дзеркала, в інших ( фірми Instrumentation Laboratories) через оптичну систему проходять відразу обидва потоки, що перериваються з різною швидкістю. Обидва потоки рівномірно ослаблюються за рахунок поглинання фоном чи розсіювання, але пробою помітно поглинається лише резонансне випромінювання.

Другий метод усунення фонового сигналу оснований на ефекті Зеємана. І випускання, і поглинання УФ- та видимого випромінювання пов'язано з властивостями електронів, що обертаються в атомах, тому не дивно, що ці явища сильно залежать від наявності магнітного поля. Теоретично передбачено[10] і практично доведено, що якщо джерело випромінювання (лампу з порожнистим катодом) чи поглинаючу пробу помістити в поперечне магнітне поле, кожна лінія випускаючого випромінювання розщеплюється в найпростішому випадку на три лінії, одна з яких має дещо більшу довжину хвилі, друга трохи меншу, тобто, якщо на оптичному шляху поставити поляризатор, то їх можна відрізнити.

На рис. 2.10 зображена оптична схема атомно-абсорбційного спектрофотометра (фірми Hitachi) , в якій для введення поправки на фон використаний ефект Зеємана.

Рис. 2.10. Оптична схема АА-спектрофотометра фірми Hitachi (модель 180/70), на якій показано напрямок магнітного поля Зеємана навколо графітового атомізатора (Hitachi, Ltd).

Навколо атомізатора ( графітова кювета, як на рисунку, або полум'я) розміщають постійний магніт. Між атомізатором і лампою з порожнистим катодом поміщають поляризатор, який можна повернути так, щоб площина поляризації була паралельна чи перпендикулярна направленню магнітного поля. При поляризації випромінювання під прямим кутом до поля не поглинається атомним паром, а при паралельній поляризації поглинається, наче магнітного поля й не було. Однак поглинання, пов'язане з фоном, не змінюється ні в тому, ні в іншому випадку, тому, віднімаючи одне (при перпендикулярній поляризації) від іншого (при паралельній поляризації), отримують спектр поглинання з поправкою на фон. Перевага цього способу над вищеописаним міститься в тому, що тут використовується лише одна лампа, тому не виникає проблем, пов'язаних з вирівнюванням потоків. В спектрофотометрах з поправкою, що вводиться на основі ефекту Зеемана, можливе й інше розташування компонентів[11-12]. Їх відносні достоїнства і недоліки обговорюються в огляді[13].

Третій спосіб урахування фону оснований на модулюванні довжини хвилі. Харнли і О'Хевер [14] вивели вираз для оптичної густини проби, для застосування якого потрібно виділити сталу і змінну складову струму фото примножувача. Перемінну складову знаходять по здвигу синусоїди довжин хвиль при коливанні кварцової пластинки, поміщеної посередині вихідної щілини:

A=lg(P₀/P)= lg[(DC+0,38AC)/(DC-0,62AC)]

Де AC і DC - повний розмах коливань змінної і постійної складових відповідно. Автори показали, що цей спосіб майже вдвічі ефективніший способів з використанням дейтерієвої лампи чи ефекта Зеемана.

Згодом з'явилось повідомлення про ще один спосіб введення поправки на фон [15], досить цікаве, щоб рекомендувати його

По цьому способі поправку отримують з допомогою самої лампи з порожнистим катодом. Спочатку, щоб виміряти сумарну оптичну щільність елемента і фона, в лампу подають імпульс струму малої сили (12 мкА). Потім, щоб розширити емісійну лінію лампи, подають короткий імпульс струму більшої сили (250 мкА). Відносне поглинанням елементом проби різко зменшується, тоді як фоном поглинається постійна частина випромінювання. Різниця між обома сигналами надає істинну аналітичну інформацію.

Межа виявлення

Чутливість АА-методів пов'язана складною залежністю з оптичними властивостями атомного пару, температурою, відносною шириною лінії лампи і поглинаючих частинок та характером оптичної системи. В цілому межі виявлення при використовуванні неполум'яної ААС в 100 і більше разів нижче, ніж полум'яної , хоча й присутні деякі виключення; так, наприклад, межі вивлення K, Fe, Sn тим та іншим методами однакові.

Перешкоди

В полум'яній ААС причиною епершкод можуть бути хімічні реакції в полум'ях. Основні труднощі пов'язані з неповною дисоціацією чи з утворенням важко летучих сполук. Деякі елементи, наприклад Ті, Аl, i V, окисляються в полум'ї , утворюючи сполуки, що стійкі при температурі повітряно-ацетиленового полум'я; більшість таких сполук розкладаються в N₂O-ацетиленовому полум'ї. В інших випадках елемент утворює стійкі сполуки з деякими іншими компонентами проби. Наприклад, роздивимося визначення Sr в присутності Al чи Si. На рис. 2.11 показано, як сильно вони заважають аналізу.



Рис. 2.11. Один із способів усунення хімічних перешкод в ААС. Додавання солі лантана захищає стронцій від заважаючої дії зі сторони алюмінію і кремнію.

Ці перешкоди можна майже повністю усунути додаванням до проби невеликої кількості солі лантана, що зв'язує Al чи Si і не взаємодіє з Sr.

Перешкоди можливі і при визначенні солей Са. Сполуки кальцію повністю дисоціюють в N₂O-ацетиленовому полум'ї, але температура його настільки висока, що помітна частина атомів Са іонізується, і як наслідок, не потрапляє в число визначаємих атомів. Це можна регулювати додаванням більш легко іонізуючого елемента, наприклад Na; при цьому атоми Са залишаються в нейтральному стані.

Другим джерелом перешкод є зміна в'язкості чи інших властивостей розчинів, що впливають на легкість розпилення і переносу полум'я. В результаті для двух розчинів з однаковою концентрацією металу, але з різною кількістю чужорідних речовин, можна отримати різні показання приладу.

Ті ж проблеми виникають при роботі з графітовим атомізатором. Тільки тут найбільш вірогідне утворення сполук з вуглецем, а не з киснем. Карбіди алюмінію і кремнію при нагріванні дисоціюють, але карбіди вольфраму і бору більш стійкі при нагріванні.

2.1 Застосування атомної абсорбції

Атомна абсорбція використовується для виявлення великої кількості металів, особливо в слідових кількостях. Вона широко застосовується в таких областях, як аналіз води й фармацевтичних препаратів, а також в металургії.

При будь-якому виявленні абсолютно необхідно скрупульозно дотримуватися експериментальних умов: потрібно знайти спеціальні рекомендації і строго їх дотримуватися, а якщо їх немає, то провести методичні дослідження. Пристрої, що випускаються промисловістю, містять обширні інструкції, що містять методики виявлення всіх відомих металів у різноманітних матрицях. Монографія Ван Луна[5] є прекрасною збіркою методик і містить обговорення принципів АА-аналізу.

2.2 Емісійна фотометрія полум'я

Метод заснований на вимірюванні інтенсивності випромінювання атомів і молекул, які збуджуються в полум'ї. Полум'я утворюється при згоранні різноманітних органічних речовин в окислювачах (табл.2.1.).

Таблиця 2.1.

Склад і температура полум'я

Паливо	Окислювач	tmax , °С
H2 H2 Пропан - C2H2 C2H2 C2H2	O2 Повітря - O2 Повітря O2 Повітря	2670 2045 1725 2900 2300 3060 2950

Температура полум'я не висока (1700 - 3000 ^°С), проте достатня для збудження резонансних ліній атомів, які найбільш легко збуджуються ( менш ніж 600 кДж/моль).

Полум'я складається з декількох зон. В спокійному (ламінарному) полум'ї можна виділити внутрішній і зовнішній конуси, а також проміжну зону (рис.2.12)

Рис. 2.12. Температура (^°С) в полум'ях: а - суміш світильного газу з повітрям; б - ацетилен з киснем.

У внутрішньому (відновному) конусі горючі гази окислюються не повністю і в спектрі цієї частини полум'я видніються смуги молекул OH, C₂ та інших. В верхньому (окислювальному) конусі паливо згорає повністю до CO₂ і H₂O. Температура окремих частин полум'я залежить від складу суміші, яка горить. Для цілей аналізу зазвичай використовують верхню частину полум'я, де власне випромінювання полум'я, обумовлене продуктами згорання (фон), найменше.

Полум'я - зручне джерело збудження, оскільки спектр речовин, які збудились в полум'ї, представлений в основному резонансними лініями, достоїнствами полум'я являються також його стабільність (при стабільному тиску горючих газів), простота конструкцій горілок, малий ступінь іонізації атомів. Проте полум'я має такі недоліки, як наявність фону і порівняно низькі температури, при яких число атомів, які збуджуються невелике ( наприклад, при 2200^°С всього 0,02% атомів натрію знаходяться в збудженому стані).

Процеси в полум'ї

Речовину, яка досліджується в полум'ї, зазвичай вводять у вигляді розчинів (розпорошують), для якісного аналізу можна внести в полум'я і тверду пробу. При цьому в полум'ї протікає ряд процесів: випаровування розчинника з утворенням твердих частинок речовини, випаровування твердих частинок з утворенням атомного пару, дисоціація молекул на атоми, часткова іонізація, збудження атомів, повернення атомів в вихідний стан з виділенням квантів світла (рис. 2.13).

Рис. 2.13. Процеси, які відбуваються з речовиною MX в полум'ї.

Інтенсивність випромінювання атомами (молекулами) пропорційна їхній концентрації в полум'ї, яка в свою чергу пропорційна концентрації іонів в розчині:

I=k*c

Ця прямолінійна залежність дотримується при сталому коефіцієнті k, на значення якого можуть впливати такі перешкоди, як самопоглинання, іонізація, утворення складно летких сполук, зміна режиму роботи та інш.

Інтенсивність випромінювання в емісійних методах вимірюють в полум'яних фотометрах і спектрофотометрах, перетворюючи світловий потік в електричний струм (фотострум) за допомогою фотоелементів.

Полум'яні фотометри

Схема полум'яного фотометра (рис. 2.14) включає: розпилювач розчину; пальник, в який подається горюча суміш; монохроматор; фотоелемент і реєструючий пристрій.

Рис.2.14. Схема полум'яного фотометра.

В якості монохроматорів використовують інтерференційні світлофільтри (Дл ? 13 нм). Для поглинання стороннього випромінювання на шляху світлового потоку ставлять абсорбційні світлофільтри.

В атомно-емісійній спектроскопії використовують прямоточні пальники з безпосереднім введенням аерозолю ( суміш розчину з повітрям) в полум'я, а також пальника з попереднім змішуванням газів і аерозолю ( рис.2.15).



Рис. 2.15. Типи пальників для полум'яної атомної спектроскопії: а - прямоточний пальник; б - пальник з попереднім змішувачем палива і проби.

Існують одно - і багато канальні пристрої. Для одночасного визначення двох чи більше елементів в одній пробі використовують багатоканальні пристрої (рис.2.16).

Рис. 2.16. Оптична схема двоканального полум'яного фотометра Flapho-4: 1 - пальник; 2 - дзеркало; 3 - конденсорні лінзи; 4 - інтерференційні світлофільтри; 5 - модулятор; 6 - селенові фотоелементи; 7 - підсилювачі; 8 - гальванометри.

Способи визначення концентрації

В емісійній фотометрії полум'я для визначення концентрації використовують прямолінійну залежність інтенсивності аналітичного сигналу (випромінювання) від концентрації розчину. Метод потребує еталонів, тобто розчинів з точно відомою концентрацією. Зазвичай застосовують метод градуйованого графіку, який будують в координатах сила фотоструму - концентрація. Замість сили струму по осі ординат іноді відкладають умовні одиниці, які визначаються калібруванням шкали пристрою. Для цього встановлюють стрілку гальванометра на нуль при відсутності елемента, який визначаємо в розчині і на 100% при максимальній концентрації еталонного розчину.

Градуйований графік може бути спотвореним при дуже низьких концентраціях ( має місце самопоглинання світла не збудженими атомами).

Якщо відомий інтервал лінійної залежності I від С, можна скористатися методом обмежуючих розчинів. Для цього вибирають два еталони ( один з декілька меншою c₁, інший з більшою c₂ концентрацією, чим в досліджуваному розчині c_x) і вимірюють їх інтенсивність I. Вміст речовини в досліджуваному розчині знаходять за формулою:

c_x=c₁+

Якщо склад досліджуваних зразків невідомий чи відрізняється від еталонів ( наприклад, аналіз природних об'єктів), то рекомендується використовувати метод добавок. При цьому готують три розчини (рис.2.17): перший - досліджуваний розчин з концентрацією c_x; другий - досліджуваний розчин, до якого додана відома кількість стандартного розчину елемента, який визначається (c_x+c₁); третій - досліджуваний розчин з добавкою стандартного розчину, приблизно в 2 рази більшої ніж в другій (c_x+c₂). Будують графік залежності I (з поправкою на фон) від c, невідому концентрацію знаходять за відрізком, який відсікається на від'ємній шкалі абсцис.

Рис. 2.17. Метод добавок: а - схема експерименту; б - графічне визначення концентрації.

2.3 Іонометрія. Особливості вибору та експлуатації електродів

Іонометрія має досить обмежену сферу застосування, в основному в лабораторній практиці. Пояснюється це в першу чергу тим, що більшість іоноселективних електродів не володіють високою вибірковістю (селективністю).

З іншого боку найбільш привабливий метод - пряма потенціометрія не дозволяє проводити аналіз з високою точністю, інші ж потенціометричні методи більш складні і трудомісткі, а головне вони не отримали широкої популярності серед аналітиків. І третя особливість, що обмежує застосування методу це досить вузький діапазон визначення, для більшості іоноселективних електродів становить 4-6 порядків концентрації.

Основна частка досліджень в області іоноселективних електродів була проведена в 40-х ... 60-х роках 20-го століття. З тих пір були відібрані найкращі електрохімічні системи, на базі яких будують електроди. Все це пояснює тим, що переважна більшість іоноселективних електродів випускаються в єдиній модифікації. Тому труднощів з вибором електродів зазвичай не виникає.

Проблеми зазвичай виникають у новачків через недостатнє розуміння специфіки потенціометричного методу аналізу. У першу чергу, перед тим як підбирати електроди, слід переконатися в застосовності цього методу до конкретних умов. Що стосується труднощів рекомендується звернутися за консультацією до фахівців-аналітикам і розробникам методик.

Сучасні іоноселективні електроди можна розділити на декілька класів відповідно до матеріалу чутливої ??мембрани: скляні, з кристалічною і ПВХ-мембранами. Скляні іоноселективні електроди з усіх володіють найкращими експлуатаційними характеристиками. Застосування скляних електродів неможливо в розчинах, що містять плавикову кислоту або її солі. Найбільш часто вживаними електродами з цієї групи є Na-селективні . Модифікації ЕЛІС-112Na і ЕЛІС-142Na мають однакові основні характеристиками, а відрізняються пристроєм. Електрод ЕЛІС-142Na має твердий внутрішній контакт. Електроди з твердим внутрішнім контактом забезпечують найбільш стабільні параметри, особливо при експлуатації їх в жорстких умовах. Однак вони мають більш високими потенціалами в порівнянні з традиційними електродами (більше мінус 2000 мВ щодо хлорсеребряного електрода порівняння).

Тому для роботи з цими електродами потрібні вимірювальні прилади зі шкалою до 3000 мВ і більше. ЕЛІС-112Na і ЕЛІС-142Na призначені для лабораторного аналізу розчинів, що містять досить високі концентрації іонів Na +. Основним іоном, що заважає є іон водню (H +), тому при вимірюванні повинні дотримуватися співвідношення pH-pNa>3,5. Електрод ЕЛІС-212Na призначений для визначення малих концентрацій іонів Na в розчинах. Вимірювання зазвичай проводяться у спеціальних проточних осередках, з дотриманням запобіжних заходів від випадкового забруднення проби. Для аналізованого розчину також маюьб дотримуватися співвідношення величин pH-pNa> 3,5. Скляний Li-селективний електрод має обмежену сферу застосування, оскільки він володіє рівною чутливістю до іонів Na. Електроди з кристалічною мембраною. Електроди виготовляються в пластикових корпусах. Не допускається експлуатація цих електродів в розчинах, що містять сильні окислювачі і органічні розчинники, що руйнують або розчиняють матеріал корпусу (ПВХ).

При втраті чутливості електроди цього типу (всі крім фторидно) можуть бути відновлені зачисткою робочої поверхні на дрібним наждачним папером. F-селективний електрод є одним з найбільш високоселективних електродів - єдиним заважає іоном є іон ОН ^- , тому вимірювання рекомендується проводити при pH 5,5 ... 6,5. Матеріал чутливої ??мембрани - монокристал LaF ₃ володіє високою хімічною стійкістю і довговічністю, що забезпечує значний ресурс роботи електрода. Зачистка робочої поверхні електрода абразивними матеріалами не допускається. Cl-, Br-, I-селективні електроди виконані за стандартною технологією.

Матеріалом мембрани є пресований порошок Ag ₂ S з додаванням відповідного галогеніду срібла. Нижня межа діапазону вимірювання визначається розчинністю матеріалу мембрани. Наприклад, добуток розчинності AgCl становить 1,8 х10 ^-10 , отже, в приелектродному шарі концентрація іонів Cl ^- становить величину Ц ПР = 1,3 х10 ^-5 моль / л, це і є природна межа виявлення. Розширити діапазон визначення можна кількома прийомами, що знижують розчинність мембрани: охолодження розчину, введення органічних розчинників (не розчинювальних ПВХ) або застосування методу добавок, заважаючою дією володіють всі іони, які можуть взаємодіяти з матеріалом мембрани з утворенням менш розчинних солей, зокрема це іони Hg ^{2 +} і S ^{2 -} .

Селективність електродів зростає в ряду Cl-Br-I. Так для хлорид-селективного електрода Br ^- і I ^- є заважаючими іонами, а для визначення йоду за допомогою відповідного електрода іони Cl ^- і Br ^- не заважають. Джерелом похибок і помилок при аналізі низьких концентрацій галогенідів може бути електроліт, що закінчується з електрода порівняння, зазвичай це насичений розчин KCl. В першу чергу цей ефект спостерігається при аналізі хлоридів, однак він може проявлятися і при аналізі Br ^- і I ^- , так як сіль KCl, з якої готується електроліт для заправки електрода порівняння, може містити помітні кількості інших галогенідів.

Тому при визначенні хлоридів обов'язково, а бромідів і йодидів бажано, застосовувати двоключовий електрод порівняння, заправлений розчином KNO ₃ , наприклад ЕСР-10101.Електроди володіють деякою фоточутливістю, тому не рекомендується їх експлуатація та зберігання під впливом прямого сонячного світла. Так само небажано присутність в аналізованих розчинах сильних окислювачів або відновників. Cd-, Pb-, Cu-селективні електроди також виконані за загальноприйнятою технологією.

Матеріал мембрани - пресований порошок Ag ₂ S c додаванням сульфіду відповідного металу. Межа виявлення визначається розчинністю сульфіду металу. Рекомендації щодо розширення діапазону вимірювання ті ж, що і при визначенні галогені дів, заважаючою дією володіють всі іони, які можуть взаємодіяти з матеріалом мембрани з утворенням менш розчинних солей.

При визначенні свинцю слід застосовувати двохключовий електрод порівняння, заправлений розчином KNO ₃ замість KCl, для запобігання спотворення результатів вимірювання та засмічення електролітичного ключа через утворення малорозчинної солі PbCl ₂ . Для Ag-селективного електроду матеріалом мембрани є пресований порошок Ag ₂ S. Заважає іон Hg ^{2 +} . При визначенні срібла слід застосовувати двоключовий електрод порівняння, заправлений розчином KNO ₃замість KCl, так як при взаємодії іонів Cl ^- з іонами Ag ⁺ утворюється малорастворимая сіль AgCl.

Електроди з ПВХ-мембраною . Матеріал мембрани ПВХ з додаванням спеціальних речовин-переносників. Мембрана вимагає дбайливого поводження, її не можна терти або механічно чистити. Матеріал корпусу теж ПВХ. При роботі з цими електродами не допускається присутність речовин які розчиняють або руйнують ПВХ. K-селективний електрод.Вимірювання нітратів досить широко застосовується в аналітичній практиці для аналізу сільськогосподарської продукції, природних вод і грунтів при екологічному моніторингу.

Слід мати на увазі те, що для кожного об'єкта досліджень потрібно своя методика аналізу. Методика аналізу твердих матеріалів, наприклад, овочевої продукції, зазвичай включає в себе: подрібнення, екстракцію розчином квасцов і потенціометричне дослідження отриманого розчину. При остаточному розрахунку вмісту нітратів застосовуються спеціальні коефіцієнти, що враховують масу проби, об'єм екстрагуючу розчину, розбавлення, повноту вилучення і т.д. Ці коефіцієнти встановлюються на етапі розробки методики.