複数の重金属の検出 4/5 - ストリッピング分析

ストリッピング分析

重金属は微量でも環境に影響を与えるため、微量でも定量する方法が求められている。現在、ストリッピング分析は定量に生体分子を用いない最も感度の高い方法である。ストリッピング分析では、分析に前濃縮のステップが加わる。電極をまず着装し、次に剥離するとする。

この方法は特に重金属に適している。前濃縮ステップでは、電極はこの分析に興味深いすべての金属を還元するのに十分な陰極電位を持つ。電極に近い金属イオンは固体金属に還元され、電極上に析出する。このようにして複数の金属を共析させることができる。

一つの条件は、金属が電極によく付着することであり、そうでなければ金属は電極から剥離し、電極上での予備濃縮は行われない。水銀はほとんどの金属と合金を形成するため、ストリッピング分析に適していますが、水銀を扱うことには潜在的な危険が伴います。水銀は有毒な蒸気や有毒な有機化合物を形成します。ほとんどのラボでは水銀を避けるようにしています。

例えば、金電極は析出した水銀、鉛、その他の金属と合金を形成する。ビスマス電極も同様である。しかし、水銀は依然としてストリッピング分析のゴールデン・スタンダードであり、新しい方法は常に水銀電極と比較される。

この実験で使用される電極、ItalSens IS-HM は、水銀塩含有ポリマーで修飾されたグラファイト電極である。この電極は測定前に活性化され、電極上に非常に薄い水銀膜を形成する。こうすることで、各分析に使用される水銀の量を最小限に抑えることができる。

ストリッピング分析の注意点

ここで説明するストリッピング分析は、陽極ストリッピングボルタンメトリーまたは分析として知られている。電位はアノード（よりプラス、またはより酸化的な電位）に掃引され、分析対象物は酸化される。これらは金属である必要はなく、金に吸着したチオールや他の組み合わせも可能である。カソードストリッピングボルタンメトリーもある。酸化により表面に種が析出し、電位掃引はよりカソード電位（より負）に向かう。これらのプロセスの例はハロゲン化物である。ハロゲン化物は、水銀電極上で水銀イオンと不溶性の塩を形成する。カソード掃引は水銀を還元し、ハロゲン化物を再び放出します。

ストリッピング法の前濃縮とSWVの感度は、10-¹⁰Mや¹⁰-11Mまでの濃度の定量を可能にする。さらに、析出時間の調整が可能なため、この方法ではより広い濃度範囲にアクセスできる。

ストリッピングボルタンメトリーの濃度下限に達するのは、析出ステップで十分な化学種が吸着されず、ストリッピング中に大きな電流が流れない場合である。上限に達するのは、析出中に吸着種の多層が形成され、完全に剥離できない場合である。吸着種間の新しい化合物の形成も、電流と直線的な関係をもたらす濃度範囲を制限する可能性がある。これらの限界の間で、SWVはピーク電流と対応する化学種の濃度との間に直線関係をもたらすはずである。

ある蒸着時間が直線範囲外のシグナルにつながる場合、蒸着時間を短くして直線範囲をシフトさせることができる。リニアレンジは標準的な添加分析を行うために重要である。新しいメソッドが開発された場合、または分析プロトコルが確立された場合、特定の蒸着時間の限界が評価され、予想される濃度に適した時間が選択される（図3.1参照）。

文献

[1] S. Laschi, I. Palchetti, M. Mascini,Sensor Actuat B-Chem114 (2006), p. 460 - 465