СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЖЕЛЕЗА В ТОНКИХ МАГНИТНЫХ ПЛЕНКАХ Российский патент 1994 года по МПК G01N21/78 

Изобретение относится к аналитической химии, в частности к фотометрическим методам анализа, и может быть использовано для определения железа в тонких магнитных пленках системы Fe-Co-Ni.

Известен способ определения железа в тонких магнитных пленках системы Fе-Co-Ni с помощью сульфосалициловой кислоты [1]. Способ используется при анализе достаточно толстых пленок, толщиной 1000-3000 А и общей массой > 500 мкг, так как чувствительность способа низкая и не позволяет определять железо в более тонких пленках.

Известен также способ определения железа в пленках такого же состава с помощью 8-меркаптохинолина [2] . Чувствительность способа невысокая ( ε= 1,03˙10⁴), а методика сложная и длительная, требующая применения органического экстрагента хлороформа, экстракции, реэкстракции и повторной экстракции комплекса железа.

Наиболее близким к заявляемому является способ определения железа в тонких магнитных пленках с помощью 1,10-фенантролина [3]. Образование фенантролината железа происходит в нейтральной среде, для полного развития окраски комплекса необходима выдержка раствора перед фотометрированием в течение 1 ч. Чувствительность реакции характеризуется ε= 1,11˙10⁴. Для ее повышения при измерении оптической плотности используются специально сконструированные кюветы, позволяющие повысить чувствительность определения железа в 5 раз. Этот способ выбран за прототип и объект для сравнения.

К недостаткам способа-прототипа относятся низкая чувствительность, длительность анализа, необходимость изготовления специальных кювет для повышения чувствительности при измерении оптической плотности.

Цель изобретения - повышение чувствительности, увеличение экспрессности и упрощение способа.

Цель достигается тем, что в способе определения железа в тонких магнитных пленках системы Fe-Co-Ni, включающем растворение пленки в растворе азотной кислоты при нагревании, добавлении солянокислого раствора гидроксиламина, добавлении органического реагента, нейтрализации полученного раствора и фотометрировании его, в качестве органического реагента используется 25-50-кратный избыток салицилфлуорона, дополнительно добавляется 250-500-кратный избыток цетилпиридиния, раствор нейтрализуется до рН 6-8 и фотометрируется при 590 нм.

Сущность заявляемого способа, заключается в том, что при взаимодействии железа (П) с салицилфлуороном и цетилпиридинием при рН 6-8 образуется ионный ассоциат. Реакция его образования сопровождается увеличением интенсивности поглощения, то есть увеличением чувствительности. Повышение чувствительности обусловлено тем, что при выбранных концентрациях салицилфлуорона и цетипиридиния система полностью стабилизирована, при этом сведена к минимуму агрегация молекул ионного ассоциата, а общее число частиц молекулярно-дисперсных размеров максимально. В этом случае число поглощающих свет частиц увеличивается, что сопровождается возрастанием интенсивности поглощения.

При осуществлении способа кислотность должна поддерживаться в области рН 6-8. При рН, меньшем 6, не происходит полного связывания железа в комплекс, а при большем, чем 8, начинается интенсивный гидролиз железа. В обоих случаях значения оптической плотности не достигают максимума.

Полное связывание железа в ионный ассоциат происходит при 25-кратном избытке салицилфлуорона по массе по отношению к железу. Содержание салицилфлуорона с концентрацией меньше 25-кратного избытка недостаточно для полного связывания железа, что проявляется в снижении оптической плотности ε. Избыток салицилфлуорона больший, чем 50-кратный, смещает равновесие реакции в сторону образования безметального комплекса салицилфлуорона с цетилпиридинием. Это уменьшает концентрацию ионного ассоциата, что также ведет к снижению оптической плотности.

Оптимальный избыток цетилпиридиния должен быть 250-500-кратным по массе по отношению к железу. При избытке меньшем, чем 250-кратный, в растворах появляется муть, свидетельствующая о взаимодействии салицилфлуорона с цетилпиридинием. При этом большие катионы цетилпиридиния, в которых заряд сосредоточен на атоме азота, взаимодействуют с большими анионами салицилфлуорона с образованием высокомолекулярных незаряженных соединений, малодиссоциирующих и поэтому выпадающих в осадок. Оптическая плотность при этом не достигает максимального значения. При избытке цетилпиридиния большем, чем 500-кратный, вследствие конкурирующего взаимодействия цетилпиридиния с салицилфлуороном первый замещает ионы салицилфлуорона в ионном ассоциате, в результате чего происходит разрушение его и оптическая плотность при этом снижается.

Выбор значений, указанных в формуле, подтверждается примерами.

П р и м е р 1. Построение градуировочного графика. В мерные колбы вместимостью 25 мл помещают 0,1; 0,2; 0,4; 0,6...1,6 мл стандартного раствора, содержащего 5 мкг/мл Fe (II), приливают 0,5 мл 4˙10^-3 М раствора салицилфлуорона, 2 мл 0,4%-ного раствора цетилпиридиния, 3 мл 5%-ного раствора гидроксиламина солянокислого, 10 мл буферного раствора с рН 7 и доводят объем до метки водой. Оптическую плотность измеряют на спектрофотометре СФ-26 при λ = 590 нм в кювете с толщиной поглощающего слоя l = 1 см. В качестве раствора сравнения используют раствор контрольного опыта, который содержит все компоненты, кроме стандартного раствора железа.

Градуировочный график линеен в пределах 0,5-8,0 мкг железа в 25 мл раствора. В этом случае оптическая плотность достигает максимального значения, и погрешность определения железа колеблется в пределах 0,5-1,5 отн.%.

П р и м е р 2. В таблице приведена статистическая оценка определения железа в искусственных смесях состава Fe - 15-20%, Ni - 55-65%, Со - 20-25% и тонких магнитных пленках. Правильность определения железа в тонких магнитных пленках подтверждена параллельным определением его методом спектрального анализа.

П р и м е р 3. При определении железа в пленках пленку растворяют в 3-4 каплях горячей HNO₃ (1:1), раствор переносят в мерную колбу вместимостью 25 мл, отбирают аликвотную часть раствора (1-5 мл) и далее поступают, как описано в примере 1, исключая добавление стандартного раствора железа.

Сущность: способ может быть использован для определения железа в тонких магнитных пленках системы Fe-Co-Ni. Пленку растворяют в горячей HNO₃(1:1) и отбирают пробу для проведения анализа. К раствору пробы добавляют солянокислый раствор гидроксидамина для восстановления Fe(III) до Fe(II), устанавливают рН 6-8, добавляют 25-50-кратный избыток по массе салицилфлуорона и 250-500-кратный избыток поверхностно-активного вещества цетилпиридиний хлорида, при этом Fe(II) связывается в ионный ассоциат. Раствор фотометрируют при 590 нм и рассчитывают содержание железа по предварительно построенному калибровочному графику. 1 табл.

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЖЕЛЕЗА В ТОНКИХ МАГНИТНЫХ ПЛЕНКАХ, заключающийся в том, что растворяют пленку в растворе азотной кислоты при нагревании, добавляют солянокислый раствор гидроксиламина, добавляют органический реагент, нейтрализуют полученный раствор и фотометрируют его, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности, увеличения экспрессности и упрощения способа, добавляют в качестве органического реагента 25 -о 50-кратный избыток салицилфлуорона, дополнительно добавляют 250 - 500-кратный избыток цетилпиридиния, нейтрализуют раствор до рН 6 - 8, а фотометрируют при 590 нм.