СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОСМИЯ (VIII) В СЕРНОКИСЛЫХ РАСТВОРАХ Российский патент 1998 года по МПК G01N31/22 

Изобретение относится к области аналитической химии и может быть использовано при определении содержания Os (VIII) в кислых технологических растворах, природных и сточных водах.

Известен способ определения 100-900 мкг осмия в виде осмата при помощи N-бензилоил-N'-толилсульфонилгидразина [1]. Способ предусматривает выполнение ряда последовательных операций:
- доведение раствора до 0,01-0,5 М по NaOH;
- введение 0,5 М NH₄Cl;
- добавление реагента;
- экстракция хлороформом образующегося окрашенного соединения;
- фотометрирование экстракта.

К недостаткам способа можно отнести возможность анализа только щелочных растворов, содержащих Os (VI) и невысокую воспроизводимость определения.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ определения осмия с 1,10-фенантролином [2]. Способ включает стадии:
- добавление реагента, солянокислого гидразина и NaBr;
- доведение pH до 7,5 щелочью;
- нагревание на кипящей водяной бане в течение 3 ч;
- охлаждение;
- введение HCl до концентрации 2,5 моль/л;
- введение сорбента - кремнезема (Силохром С-80);
- сорбция;
- промывка сорбента;
- добавление раствора CuSO₄;
- измерение амплитуды фотоакустического сигнала.

К недостаткам способа относится его длительность, связанная с многооперационностью и необходимостью многочасового кипячения раствора, а также возможность анализа только микроколичеств осмия. Относительный предел обнаружения составляет 2 • 10^-4 мкг/мл.

Данный способ выбран в качестве прототипа.

Цель изобретения - расширение диапазона определения содержаний, упрощение способа и сокращение времени определения.

Поставленная цель достигается тем, что аликвотную часть исследуемого сернокислого раствора , содержащую OsO₄, помещают в сосуд для встряхивания и вводят сорбент - кремнезем, химически модифицированный производными тиомочевины, например аллилтиомочевиной. Сосуд встряхивают 15 мин, отделяют сорбент, промывают и измеряют диффузное отражение воздушно-сухого образца сорбента при 540 нм. Содержание осмия рассчитывают по градуировочному графику.

Сущность способа заключается в том, что сорбент-силикагель, модифицированный аллилтиомочевиной, из сернокислых растворов количественно извлекает осмий. На поверхности сорбента при этом образуется окрашенное координационное соединение осмия с аллилтиомочевиной, интенсивность окраски которого может быть использована в качестве аналитического сигнала для определения количества осмия (VIII) в растворе. С применением предлагаемого сорбента возможно эффективное извлечение из сернокислых растворов от 10 до 1800 мкг Os (VIII) на 0,1 г сорбента. Время сорбции (15 мин) выбрано экспериментально из зависимости степени извлечения OsO₄ сорбентом от времени. Необходимый для проведения анализа диапазон кислотности установлен после изучения кривых зависимости извлечения OsO₄ от кислотности раствора и сопоставления этих данных с результатами исследования устойчивости и летучести OsO₄ в средах различной кислотности. Установлено, что в среде HCl OsO₄ достаточно быстро восстанавливается до низших степеней окисления. При увеличении кислотности среды выше 2 моль/л по H₂SO₄ до 5-8% OsO₄ переходит в газовую фазу, и в определениях возникает систематическая отрицательная ошибка. Снижение кислотности ниже 0,5 моль/л по H₂SO₄ приводит к гидролизу и образованию восстановленной формы осмия - OsO₄•2H₂O, которая проявляется в виде черного осадка.

Для лучшего восприятия способа предлагаются следующие примеры.

Пример 1 (прототип). К 10 мл раствора, содержащего 2,0 мкг Os (VIII), добавляли 2 мл 2•10^-8 M раствора сернокислого 1,10-фенантролина, 2 мл 1 М раствора гидроксиламина в HCl, 2 мл 1 М раствора NaBr и доводили pH раствором щелочи до 7,5. Нагревали смесь на кипящей водяной бане в течение 3 ч. Раствор охлаждали, добавляли HCl до концентрации 2,5 моль/л, 0,02 г кремнезема марки Силохром С-80, встряхивали 5 мин, отделяли сорбент, промывали водой и этанолом. Добавляли 10 мл 1•10^-4М раствора CuSO₄ и измеряли амплитуду фотоакустического сигнала. Содержание осмия определяли по градуировочному графику. Найдено 1,9±0,3 мкг Os (n = 5, P = 0,95). Время анализа 3,5 ч.

Пример 2 (предлагаемый способ). Раствор объемом 20 мл, содержащий 100 мкг Os (VIII), помещали в сосуд для встряхивания, подкисляли H₂SO₄ до ее концентрации 0,5-2,0 моль/л и вводили сорбент-силикагель, модифицированный аллилтиомочевиной. Содержимое сосуда встряхивали 15 мин, отделяли и промывали сорбент, измеряли диффузное отражение воздушно-сухого образца. Содержание осмия, найденное по градуировочному графику, составило 96±6 мкг (n = 5, P = 0,95). Время анализа 30 мин.

Данные о результатах определения осмия в средах другой кислотности и при отличных от предлагаемого значениях времени сорбции представлены в таблице.

Таким образом, по сравнению с прототипом предлагаемый способ позволяет расширить диапазон определяемых содержаний в сторону увеличения концентрации осмия до 1800 мкг на 0,1 г сорбента. Время определения составляет не более получаса против 3,5 ч по способу-прототипу. Способ упрощается за счет исключения операций введения различных реактивов и доведения pH до определенного значения, а также за счет проведения процесса сорбции при комнатной температуре.

Использование: определение содержания Os (VIII) в кислых технологических растворах, природных и сточных водах. Сущность изобретения: способ основан на сорбции осмия в виде OsO₄ силикагелем, модифицированным производным тиомочевины - аллилтиомочевиной, с образованием на его поверхности окрашенных соединений. Интенсивность окраски образцов сорбента используется в качестве аналитического сигнала при фотометрировании. 1 табл.

Способ определения осмия (VIII) в сернокислых растворах, включающий подкисление анализируемого раствора кислотой, приведение в контакт с сорбентом на основе кремнезема, встряхивание, отделение и промывку сорбента, регистрацию аналитического сигнала на поверхности сорбента, отличающийся тем, что в качестве кислоты используют серную кислоту, подкисление осуществляют до концентрации кислоты 0,5 - 2,0 моль/л, встряхивание осуществляют в течение 15 мин, в качестве сорбента на основе кремнезема используют силикагель, модифицированный аллилтиомочевиной, регистрацию аналитического сигнала осуществляют фотометрически.