ВОЛЬТАМПЕРМЕТРИЧЕСКИЙ СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИОНОВ ТУЛИЯ В ВОДНЫХ РАСТВОРАХ Российский патент 1997 года по МПК G01N27/48 

Изобретение относится к области аналитической химии, в частности к вольтамперометрическим способам определения в водных растворах.

Сведения о полярографическом и вольтамперометрическом поведении тулия в литературе отсутствуют. Однако, одним из перспективных методов определения тулия является вольтамперометрический метод, отличающийся от ряда физических и физико-химических простотой и экспресностью [I]
Для того, чтобы определить концентрацию ионов тулия в водном растворе с использованием более простого чем другие физические и физико-химические способы, вольтамперометрического способа, а также фонового раствора, позволяющего получать четкие пики катодного тока тулия с использованием ртутного пленочного электрода, получаемого нанесением электролизом из раствора нитрата ртути ртутной пленки на торец серебряной проволочки, впрессованной во фторопластовый стержень, регистрируется пик катодного тока, потенциал которого является качественной характеристикой, а величина пика тока количественной характеристикой. По градуированному графику, построенному предварительно, или методом добавок определяется концентрация ионов тулия в растворе.

Вольтамперометрическим способом с ртутным пленочным электродом нами были изучены в качестве фонов растворы различных концентраций следующих солей: KCl, NaCl, LiCl.

В результате проведенных исследований цель достигается применением вольтамперометрического способа с ртутным пленочным электродом и в качестве фонового раствора 0,9-1,1 М KCl c pH 3,3-3,7 и регистрацией вольтамперных кривых при катодной линейной развертке потенциала.

Применение вольтамперометрического метода вместо физических и других физико-химических методов позволяет значительно упростить анализ, снизить себестоимость его за счет применения полярографа, являющегося более дешевым и более допустимым для лабораторий прибором, чем, например, спектрофотометры, масс-спектрометры, рентгенофлюоресцентные анализаторы и др.

Нижний предел определения тулия предлагаемым способом составляет 5•10^-4 М.

Сущность предлагаемого способа определения ионов тулия (III) состоит в получении катодной вольтамперограммы электровосстановления комплексной частицы тулия на ртутном пленочном электроде в фоновом растворе 0,9-1,1 М KCl с pH 3,3-3,7. Регистрация катодной вольтамперограммы проводится в интервале потенциалов -1,5 -1,9 В (нас.к.э.). При этом регистрируется катодный пик, по величине которого можно судить о концентрации ионов тулия в растворе, используя метод добавок или градуировочный график. Величина потенциала пика находится в пределах 1,79 -1,85 В (нас.к.э.) (в зависимости от pH раствора и концентрации фона). Скорость развертки потенциала варьировалась в интервалах 20-40 мВ/с.

Пример 1. В электролитическую ячейку заливают 10-15 мл 1,0 М KCl (pH 3,4) и добавляют 0,5-1,0 мл исследуемого раствора с pH 3,4 с целью количественного определения в нем ионов тулия. Раствор в ячейке продувают инертным газом, например, аргоном, в течение 10-15 мин. После этого продувание аргона через ячейку прекращают и снимают катодную вольтамперограмму при линейной развертке потенциала электрода со скоростью 20 мВ/с в области потенциалов -1,5 -1,9 В (нас.к.э.). Используя градуировочный график или метод добавок проводят оценку концентрации тулия в анализируемом растворе.

Пример 2. В электролитическую ячейку заливают 10-15 мл 1,1 М раствора KCl (pH 3,6) и добавляют 0,5-1,0 мл исследуемого раствора с pH 3,6 с целью количественного определения в нем ионов тулия. Раствор в ячейке продувают инертным газом в течение 10-15 мин. После этого продувание газа через ячейку прекращают и снимают катодную вольтамперограмму при линейной развертке потенциала электрода со скоростью 40 мВ/с в области потенциалов -1,5 -1,9 В (нас.к.э.). Используя градуировочный график или метод добавок проводят оценку концентрации тулия в анализируемом растворе.

Если в анализируемом растворе окажутся примеси широко распространенных в природе металлов (Pb, Zn, Cu, Cd и др.) в концентрациях, превышающих концентрацию тулия, то для устранения их влияния на определение тулия необходимо при потенциале 1,3 В (нас. к. э.) проводить электролитическое выделение этих элементов на ртутном электроде с большой поверхностью. Электролиз проводят до достижения тока, равному току фона. После этого электрод с большой поверхностью убирается из ячейки и вставляется индикаторный ртутный пленочный электрод, на котором и проводится определение тулия.

На фиг. 1 приведена вольтамперограмма электровосстановления комплексной частицы тулия на ртутном пленочном электроде (кривая 1). В качестве фона использовался 1,0 М раствор KCl (pH 3,5). Концентрация 4,75•10^-3 М. Линейная скорость развертки потенциала 20 мВ/с. (Полярограмма фона кривая 2).

На фиг. 2 представлена зависимость величины катодного пика электровосстановления комплексной частицы тулия от его концентрации в растворе в указанных выше условиях.

Предлагаемый способ определения тулия экономичен из-за простоты применяемой аппаратуры (полярограф), простоты выполнения вольтамперометрического определения, доступных и простых применяемых в анализе реактивов.

Источники информации, принятые во внимание.

1. Рябчиков Д.И. Рябухин В.А. Аналитическая химия редкоземельнвых элементов и иттрия. М. Наука, 1966, с. 380.

Способ относится к вольтамперометрическим методам определения концентрации катионов, в частности к определению катионов тулия в водных растворах. Способ характеризуется применением вольтамперометрического метода с ртутным пленочным электродом на серебряной подложке и фона 0,9-1,1 M KCl с pH 3,3-3,7. Вольтамперограмму регистрируют при катодной линейной развертке потенциала электрода в интервале - 1,5 - -1,9 (нас.к.э.). Концентрацию тулия определяют по величине пика на вольтамперограмме с использованием градуировочного графика. 2 ил.

Вольтамперометрический способ определения ионов тулия в водных растворах, заключающийся в регистрации пиков катодного тока на ртутном пленочном электроде с серебряной подложкой в растворе хлористого калия концентрацией 0,9 1,1 М и pН 3,3 3,7 при линейной скорости развертки потенциала электрода 20 40 мВ/с и концентрацию ионов тулия определяют в диапазоне потенциалов 1,5
1,9 В относительно насыщенного каломельного электрода.