极谱电极法全自动微量元素测试仪的工作原理主要基于电化学分析中的极谱分析法。以下是该原理的详细解释:
1. 电极系统
工作电极:极谱分析采用滴汞电极作为工作电极。滴汞电极具有表面积小且电流密度大的特点,这使得它在电化学分析中非常灵敏。
参比电极:同时配有参比电极(如饱和甘汞电极),两者共同浸入含有待测金属离子的电解质溶液中,形成电解池。参比电极用于提供一个稳定的电位参考,以确保测量结果的准确性。
2. 电解过程
在电解过程中,电极表面发生氧化还原反应。金属离子在电极上被还原(或氧化),同时产生相应的电流。
3. 浓差极化现象
由于电极表面积小且电流密度大,当溶液静止时,电极表面附近的金属离子浓度会迅速降低,形成浓差极化。这种现象使得电极表面的反应速度受到溶液中金属离子扩散速度的限制。
4. 极限电流的产生
当电极表面的金属离子浓度降至极低水平时,电流将不再随外加电压的增加而增加,而是受到金属离子从溶液本体扩散到电极表面速度的限制。此时达到的电流称为极限电流。
5. 离子扩散速度与浓度关系
离子的扩散速度与其在溶液本体中的浓度成正比。因此,通过测量极限电流的大小,可以间接测定溶液中金属离子的浓度。
6. 定量分析
在实际测定中,极谱电极法全自动微量元素测试仪会在电解池中插入工作电极和参比电极,并施加一个随时间线性变化的锯齿波电压。
待测物质在汞滴上还原,产生电解电流。电解电流通过电阻产生电压降,该电压降经放大器放大后,可在示波管上显示为随电压扫描变化的电解电流曲线(即i-E曲线或示波极谱图)。
根据检测到的被测物质的峰电流(lp),利用公式lp=KC(其中K为常数,C为待测物质浓度)进行定量分析。
7. 优点
极谱分析法具有灵敏度高、选择性好、分析速度快等优点,适用于多种微量元素的快速测定。
8. 应用
在医院检验科中,极谱法常用于测定人体血液、尿液等样品中的微量元素含量,如铅(Pb)、铜(Cu)、锌(Zn)、铁(Fe)、镉(Cd)等,对于评估人体健康状况具有重要意义。
综上所述,极谱电极法全自动微量元素测试仪通过电化学分析中的极谱分析法,利用滴汞电极和参比电极在电解池中的反应,结合离子扩散速度与浓度的关系,以及定量分析的方法,实现对样品中微量元素的准确测定。