Инверсионная вольтамперомиетрия - Выдра Ф.
Скачать (прямая ссылка):
Высококачественные ОУ можно приобрести по относительно
166
Глава 4
Рис. 58. Модульные блоки с операционными усилителями, сконструированные в Институте физической химни и электрохимии Я. Гейровского (а) и на кафедре аналитической химии факультета естественных наук Карлова
университета (б).
невысокой цене. Наиболее известные изготовители: Burr-Brown Research Corp., Tucson, Arizona (США); Analog Devices MeKee-Pedersen Instruments, Danville, Calif. (США); Teledyne Philbrick, Inc., Dedham, Mass. (США); Fairchild (США); Tesla Roznov, (народное предприятие ЧССР), Исследовательский институт матема-
Аппаратура и методика эксперимента
167
тических машин в Праге и ряд других предприятий во многих странах. Это позволяет изготовить блоки из ОУ непосредственно на рабочем месте. На рис. 58 приведены модульные блоки, изготовленные в Институте физической химии и электрохимии им. Я. Гей-ровского АН ЧССР и на кафедре аналитической химии факультета естественных наук Карлова университета в Праге. Модули, содержащие по одному усилителю, вставляются в общее шасси, и требуемая аппаратура быстро собирается при определенном соединении контактных гнезд. Наиболее дорогой частью прибора являются регистрирующие устройства, лучшими из которых являются двухкоординатный х—у-самописец и осциллограф для записи быстрых изменений сигнала.
В этой книге невозможно подробно описать свойства ОУ и отдельных схем. Читатель найдет интересующую его информацию по теории и различным измерительным схемам в обширной литературе [101—106, 108], а также в рекламных изданиях фирм.
Ниже рассматривается в качестве примеров применение некоторых из описанных в литературе измерительных цепей на основе операционных усилителей в электрохимических инверсионных методах. Следует также помнить, что для инструментализации анализа можно использовать логические схемы, например инверторы, спусковые схемы, суммирующие и вычитающие блоки и т. д., которые обычно используются в цифровых вычислительных машинах. Их можно применять для проверки работы прибора и обработки данных, вводимых прямо в цифровую вычислительную машину.
4.1.4.1. Полярография и вольтамперометрия с линейной разверткой потенциала
Эти методы используются наиболее часто в инверсионных определениях; для них пригоден полярограф любого типа, у которого существует возможность поляризации в двух направлениях (от положительных потенциалов к отрицательным и наоборот). Принципиальная схема измерительной цепи приведена на рис. 21. Обычные типы полярографов позволяют производить и дифференцирование выходного сигнала. Если возникает необходимость работать с трехэлектродной ячейкой, можно использовать либо стандартный /^-компенсатор в сочетании с обычным полярогра-фом, либо серийный трехэлектродный полярограф. Для регистрации вольт-амперной кривой при большой скорости поляризации требуются потенциостат и осциллограф.
Для поляризации электродов в вольтамперометрии используют потенциостаты, изготовленные на базе электронных элементов [15, 1> Ю7]. Подходящий потенциостат легко собрать на основе операционных усилителей [104]. Пример простой схемы трехэлектродного полярографа на основе операционных усилителей при-
168
Глава 4
Рис. 59. Схема трехэлектродного полярографа, собранного из операционных усилителей (описание см в тексте) [108].
веден на рис. 59 [108]. Усилитель Л, включен как интегратор и выдает линейно изменяющееся напряжение, которое контролируется вольтметром V. Усилитель Л2 включен как сумматор и выполняет функцию потенциостата. Его вход соединен с выходом интегратора и с электродом сравнения через усилитель Л3; последний включен по схеме повторителя напряжения и одновременно предохраняет электрод сравнения от перегрузки. Рабочий электрод соединен с усилителем Л4, который используется в качестве повторителя тока и к выходу которого подключен регистратор R6.
Эту схему можно упростить исключением из цепи усилителя Л3. Тогда электрод сравнения подключается непосредственно к инверсному входу Л2, и напряжение с интегратора At в обратной полярности прилагается к положительному входу усилителя Л2, который в этом случае не заземляется [108]. Эту схему можно еще упростить и получить простой двухэлектродный полярограф [1083, состоящий из источника напряжения Ль к выходу которого присоединен рабочий электрод. Электрод сравнения присоединен к Л 4 без сопротивления R5.
Если при определении используется вращающийся электрод с кольцом (разд. 3.1.2.4, рис. 35), необходимо исследовать процесс как на диске, так и на кольце. Для одновременного и независимого потенциостатического контроля процессов на диске и кольце предложена схема на основе операционных усилителей [109], приведенная на рис. 60. Потенциал электрода Л определяется цепью, состоящей из повторителя напряжения Flt контрольного усилителя Ль выход которого соединен с вспомогательным электродом, и повторителя тока CF. Потенциал второго индикаторного электрода /2 определяется повторителем напряжения Ft, инвертором /, контрольным усилителем Л2 и повторителем напряжения F2.
