СПОСОБ КИНЕТИЧЕСКОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ РОДИЯ Российский патент 1998 года по МПК G01N31/10 

Изобретение относится к области аналитической химии, в частности может быть использовано для анализа промышленных и природных объектов, содержащих следы родия и другие платиновые металлы.

Известен способ, основанный на индикаторной реакции между медью (II) и периодатом калия, позволяющий определять до 2•10^-4 мкг/мл родия [1] определению мешают однократные избытки рутения.

Основными недостатками способа являются невысокая чувствительность (предел обнаружения 2•10^-4 мкг/родия) и недостаточная селективность: определению мешает сопутствующий родию рутений в отношении 1:1, кроме того, так как реакция проводится в щелочной среде, многие элементы образуют осадки гидроксидов, что мешает определению.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу является каталитический способ определения родия, основанный на реакции окисления метилового оранжевого периодатом натрия в слабокислой среде [2]
Способ имеет предел обнаружения 2•10^-5 мкг/мл. Определению не мешают иридий в десятикратном избытке, а также никель, медь, железо, кобальт (1: 1•10⁶); платина, палладий (1:1•10⁵), но мешает рутений в отношении 1:1.

Таким образом, известный способ имеет следующие недостатки: недостаточная чувствительность, так как предел обнаружения 2•10^-5 мкг/мл родия и невысокая селективность, поскольку рутений мешает в избытке, большем, чем 1:1, а иридий 1:10.

Заявляемый способ направлен на решение задач повышения чувствительности и селективности определения родия.

При осуществлении предлагаемого способа технический результат достигается тем, что в отличие от известного способа определения родия, заключающегося в измерении каталитического действия родия в реакции восстановления периодата, в предлагаемом способе в качестве восстановителя используют сульфарсазен и реакцию проводят в среде фоновых кислот: уксусной, борной и фосфорной при определенном pH реакционной смеси. Фоновые кислоты подавляют каталитическое действие некоторых сопутствующих родию мешающих элементов и способствуют повышению каталитической активности родия.

Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается от известного тем, что в качестве восстановителя используют сульфарсазен и реакцию проводят в среде фоновых кислот: уксусной, фосфорной и борной при определенном pH.

Таким образом, заявляемый способ соответствует критерию "новизна".

Сравнение заявляемого решения с другими техническими решениями в данной области, не позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, то есть восстановления периодата сульфарсазеном, катализируемое родием, в среде фоновых кислот: уксусной, борной, фосфорной с pH 3,4-3,8, что позволяет сделать вывод о "существенном отличии".

Пример 1. В реакционный стакан емкостью 50 мл последовательно вносят: 0,7 мл сульфарсазена с концентрацией 8,7•10^-5 M, 1,0 мл 2,8 M уксусной кислоты, 1,0 мл 1,4 M борной кислоты, 1,0 мл 2,8 M фосфорной кислоты, 0,5 мл 0,6 M гидроксида натрия, так, чтобы создать pH 3,6; 0,5 мл анализируемого раствора родия, 2,0 мл дистиллированной воды.

Смесь перемешивают и вводят 3,5 мл раствора периодата с концентрацией 1,7•10^-2M.

Одновременно с началом добавления раствора периодата включают секундомер. Реакционную смесь помещают в кювету (l=20 мм) фотоэлектроколориметра (λ 440 нм), соединенного с самопишущим потенциометром. Через одну минуту после начала реакции включают самописец и проводят в течение 2-3 мин запись кинетической кривой.

Графически определяют тангенс угла наклона кинетической кривой (tgα), который пропорционален содержанию родия. Концентрацию родия определяют по градуировочному графику в координатах tgα C(Rh).

Результаты определения родия по предлагаемому способу и по прототипу приведены в табл.1.

Из данных, приведенных в табл.1, следует, что заявляемый способ позволяет определять родий при содержаниях от 0,8•10^-5 мкг/мл родия. Тогда как по прототипу определение таких содержаний невозможно, то есть чувствительность возросла в 2,5 раза.

Пример 2. В реакционный стакан емкостью 50 мл последовательно вносят 0,7 мл сульфарсазена с концентрацией 8,7•10^-5 M; 1,0 мл 2,8 M уксусной кислоты; 1,0 мл 1,4 M борной кислоты; 1,0 мл 2,8 M фосфорной кислоты; 0,5 мл 0,6 M гидроксида натрия до pH 3,6; 0,5 мл раствора рутения, 0,5 мл анализируемого раствора родия; 1,5 мл дистиллированной воды; 3,5 мл раствора периодата с концентрацией 1,7•10^-2 M.

Записывают кинетическую кривую, как описано в примере 1. Определяют содержание родия по градуировочному графику.

Результаты определения родия в присутствии рутения приведены в табл. 2. Из данных, приведенных в табл. 2 следует, что заявляемый способ позволяет определять родий в присутствии до пятикратного избытка рутения, тогда как по прототипу при избытках рутения от 1 до 5 наблюдаются существенные завышения результатов анализа.

Пример 3. При определении родия в присутствии иридия в реакционный стакан емкостью 50 мл последовательно вносят 0,7 мл сульфарсазена с концентрацией 8,7•10^-5 M; 1,0 мл 2,8 M уксусной кислоты; 1,0 мл 1,4 M борной кислоты; 1,0 мл 2,8 M фосфорной кислоты; 0,5 мл 0,6 M гидроксида натрия до pH 3,6; 0,5 мл раствора иридия, 0,5 мл анализируемого раствора родия, 1,5 мл дистиллированной воды, 3,5 мл раствора периодата с концентрацией 1,7•10^-2 M.

Записывают кинетическую кривую, как описано в примере 1. Определяют содержание родия по градуировочному графику.

Результаты определения родия в присутствии иридия приведены в табл. 3. Из данных, приведенных в табл. 3 следует, что заявляемый способ позволяет получать правильные результаты при избытке иридия до 20-кратного значения, тогда как по прототипу при избытке иридия более чем в 10 раз, наблюдаются существенные завышения результатов.

Обоснование средних и граничных условий проведения определения родия по предлагаемому способу представлено в табл. 4
Из представленных данных видно, что при указанных граничных значениях концентраций реагентов и кислот метрологические характеристики предлагаемого способа сохраняются на уровне, достигаемом при средних значениях.

При концентрациях периодата калия менее 4,0•10^-3 M, уксусной кислоты менее 2,0 M, фосфорной кислоты менее 2,0 M, борной кислоты менее 1,0 M, а сульфарсазена более 7,5•10^-6 M и pH менее 3,4 каталитическая активность родия недостаточна для его определения.

При концентрациях периодата калия более 7,0•10^-3 M, уксусной кислоты более 3,5 M, фосфорной кислоты более 3,5 M, борной кислоты более 1,8 M, а сульфарсазена менее 4,6•10^-6 M резко ухудшается воспроизводимость результатов, что приводит к большой погрешности измерений и невозможности определения родия.

Таким образом, интервалы значений концентраций реагентов в каталитической реакции определения родия составляют: (4,0-7,0)•10^-3 M для периодата калия, (2,0-3,5) M для уксусной кислоты, (2,0-3,5) M для фосфорной кислоты, (1,0-1,8) M для борной кислоты, (4,6-7,5)•10^-6 M для сульфарсазена и pH 3,4-3,8
Использование предлагаемого способа определения родия обеспечивает по сравнению с существующими способами следующие преимущества:
1. Чувствительность способа увеличена в 2,5 раза.

2. Определению не мешает 5-кратный избыток рутения.

3. Определению не мешает 20-кратный избыток иридия.

Предлагаемый способ решает актуальную задачу по разработке новых высокочувствительных и селективных методов анализа родия в сложных промышленных объектах.

Способ позволяет анализировать бедные по родию объекты, что сокращает потери в технологических процессах, обеспечивает повышение извлечения родия и способствует комплексному использованию руд.

Использование: анализ промышленных и природных объектов, содержащих следы родия и другие платиновые металлы. Сущность изобретения: в предлагаемом способе в качестве восстановителя периодата используют сульфарсазен в концентрации (4,6-7,5) • 10^-6М и реакцию проводят в среде фоновых кислот: (2,0-3,5) M уксусной, (1,0-1,8) M борной и (2,0-3,5) M фосфорной при pH (3,4-3,8) реакционной смеси, равном (3,4-3,8). Фоновые кислоты подавляют каталитическое действие некоторых сопутствующих родию мешающих элементов и способствуют повышению каталитической активности родия. Предлагаемый способ реализуется следующим образом. В реакционный стакан емкостью 50 мл последовательно вносят: 0,7 мл сульфарсазена с концентрацией 8,7 • 10^-5M, 1,0 мл 2,8 M уксусной кислоты, 1,0 мл 1,4 M борной кислоты, 1,0 мл 2,8 M фосфорной кислоты, 0,5 мл 0,6 M гидроксида натрия, так, чтобы создать pH 3,6; 0,5 мл анализируемого раствора родия, 2,0 мл дистиллированной воды. Смесь перемешивают и вводят 3,5 мл раствора периодата с концентрацией 1,7 • 19^-2 M. Одновременно с началом добавления раствора периодата включают секундомер. Реакционную смесь помещают в кювету (l = 20 мм) фотоэлектроколориметра (λ = 440 нм), соединенного с самопишущим потенциометром. Через одну минуту после начала реакции включают самописец и проводят в течение 2-3 мин запись кинетической кривой. Графически определяют тангенс угла наклона кинетической кривой (tgα), который пропорционален содержанию родия. Концентрацию родия определяют по градуировочному графику в координатах tgα C(Rh). 4 табл.

Способ кинетического определения родия по его каталитическому действию на реакцию восстановления периодата щелочного металла, отличающийся тем, что концентрация периодата щелочного металла составляет (4,0 7,0) • 10^- 3 моль, в качестве восстановителя используют сульфарсазен в концентрации (4,6 6,7) • 10^- 5 моль, реакцию осуществляют в присутствии 2,0 3,5 моль уксусной, 2,0 3,5 моль фосфорной и 1,0 1,8 моль борной кислот при рН 3,4 3,8.