Лаборант-полярографист. М. А. Пивоваров

Для эффективной охраны окружающей среды необходимо создание безотходных технологий. Однако эти две важнейшие проблемы современности связаны не только общностью постановки. Техническая сторона и той, и другой сводится к улавливанию малых примесей из больших объемов перерабатываемых продуктов. Решение подобных задач требует применения методов точного анализа химического состава различных веществ, среди которых выделяется своей универсальностью, точностью и быстротой полярографический метод, предложенный в 1922 году чешским химиком Ярославом Гейровским.

Наглядная схема

Поляризация - это образование вокруг электрода двух слоев ионов, внешний из которых составляют ионы, заряженные с электродов одноименно, а внутренний - противоположно. При этом для каждого вида ионов, оказавшихся во внутреннем слое, существует такое значение электрического напряжения между окруженным электродом и раствором, при котором происходит резкое изменение протекающего через раствор тока. Любое, даже весьма малое количество ионов может "проявиться" таким образом, а установившееся после скачка значение тока позволяет судить о количестве обнаруженной примеси.

Поэтому, помещая в электропроводящий раствор два электрода, один из которых имеет маленькую, а другой - большую площадь поверхности контакта с раствором, можно записать зависимость тока от напряжения между электродами. График этой зависимости называется полярограммой. Расшифровывая по-лярограмму, можно определить химический состав раствора с высокой точностью.

Для того чтобы полярограмма имела устойчивый вид, необходимо постоянно обновлять поверхность контакта маленького электрода и раствора, иначе внешний слой ионов экранирует внутренний от основного раствора и будет препятствовать прохождению тока. Поэтому в качестве маленького электрода чаще всего используется капля ртути, висящая на кончике погруженного в раствор капилляра. Диаметр капилляра подбирают таким образом, чтобы капля ртути отрывалась от него, достигнув некоторого критического размера, а на ее месте тотчас же начинала бы расти следующая. В качестве второго электрода используют слой ртути, которым предварительно покрывают дно сосуда.

Полярографический метод быстро завоевал признание химиков-аналитиков. К шестидесятым годам была создана теория метода, выделившаяся в самостоятельный раздел электрохимии - полярографию, накоплен необходимый справочный материал для расшифровки полярограмм и разработаны различные модификации метода. Если анализу необходимо подвергнуть труднорастворимое вещество, то и для этих случаев полярографией установлен обширный набор рецептур, позволяющий растворить в соответствующем электролите практически любой элемент или его соединение.

Начиная с шестидесятых годов полярографию стали, использовать при экспресс-анализе руд цветных металлов на обогатительных фабриках. Это позволило оперативно решать, куда направить рудный хвост, то есть породу, из которой уже извлекли большую часть полезных ископаемых, - на повторное обогащение или в отвал. Сейчас полярографию используют и в химической, и в фармацевтической промышленности, а также при анализе сточных вод и отходящих газов самых разных производств. При анализе малых примесей органических соединений полярографический метод на сегодняшний день не имеет реальной конкуренции.

Проводят анализы лаборанты-полярографисты. Сначала они приготавливают электропроводящий раствор. Исходная проба вещества может быть порошком, или газом, или диэлектрическим раствором. Вещество, которое ищется в пробе, необходимо растворить в каком-либо электролите. Для этого лаборанту-полярографисту необходимо наряду со знанием специально накопленных для полярографии рецептур владение всем арсеналом приемов лаборанта химического анализа (взвешивание на аналитических весах, титрование и т. д.).

Приготовленный раствор заливается в специальный сосуд, так называемую электролитическую ячейку, входящую в состав полярографа - прибора для записи полярограмм.

Современный полярограф является комбинированным прибором, предназначенным для работы в различных режимах. В зависимости от свойств исследуемого раствора лаборанту необходимо выбрать частоту падения капель, величину и форму напряжения (постоянную, синусоидальную или импульсную), подобрать правильную скорость изменения напряжения при снятии полярограммы. Поэтому хорошего лаборанта-полярографиста отличают не только эрудиция, координированность и быстрота движений, но и собранность, внимательность, аккуратность как при настройке прибора, так и при работе на нем.

Наиболее квалифицированной работой для полярографиста является расшифровка полярограммы. Здесь требуется не только хорошая зрительная память, чтобы без помощи справочника узнавать наиболее распространенные ионы. Опытный лаборант-полярографист, начиная анализ, примерно представляет себе его результаты, и, если они отличаются от ожидаемых, то необходимо проявить нестандартность мышления при выяснении причины этого отличия. При этом в первую очередь необходимо знание электротехники, так как любые мелкие нарушения в работе полярографа (засорение или поломка капилляра, обрыв провода) дают совершенно определенные искажения полярограммы. Эти неполадки лаборант должен уметь диагностировать и устранить.

Так как полярографы легко сопрягаются с вычислительными машинами и микропроцессорными средствами, навыки работы с ними потребуются лаборантам-полярографистам уже в ближайшие годы.

Трудятся полярографисты в чистых и светлых помещениях, где исключены вибрации, искажающие вид полярограмм. Работа со ртутью производится в вытяжных шкафах с соблюдением необходимых мер безопасности.

Поскольку полярографический анализ зачастую сопровождает ход непрерывных технологических процессов, работа в некоторых лабораториях ведется в три смены. Здесь труд лаборанта является еще более ответственным, так как результаты его работы непосредственно влияют на ход контролируемого процесса.

Специальность лаборанта-полярографиста подойдет для людей, желающих работать с современной техникой, умеющих мыслить нестандартно, обладающих собранностью и вниманием. Это перспективная специальность, необходимая на многих предприятиях. Этих специалистов не хватает, что сдерживает широкое применение полярографии в народном хозяйстве.

Подготовка лаборантов-полярографистов проводится на предприятиях из числа лаборантов химического анализа.

Повысить свою квалификацию можно на химических факультетах различных университетов страны и в химико-технологических институтах.