СПОСОБ КИНЕТИЧЕСКОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОБАЛЬТА Российский патент 1999 года по МПК G01N31/10 

Изобретение относится к области аналитической химии, а именно к кинетическим способам определения кобальта.

Известен способ кинетического определения кобальта, заключающийся в окислении 1,2-диоксипроизводных ароматических соединений (ализарина, пирокатехина, тирона и других) пероксидом водорода, катализируемом солями кобальта (II) (С.У. Крейнгольд. Каталиметрия в анализе реактивов и веществ особой чистоты. М.: Химия, 1983). Максимальная чувствительность 1•10^-3 - 1•10^-4 мкг/мл наблюдается в щелочной среде при использовании буферного раствора с pH 10-11, ошибка определения 10- 20%. Продолжительность определения в зависимости от используемого реагента 10-60 минут. В присутствии солей цинка, кадмия, никеля, марганца анализ невозможен, так как они также катализируют окисление органических реагентов. Определению мешают катионы металлов, образующие с этими реагентами устойчивые комплексные соединения. Это значительно ограничивает применение метода.

Известен способ определения кобальта по реакции окисления индигокармина пероксидом водорода, катализируемой солями кобальта (II), адсорбированными карбонатом кальция или гидроксидом алюминия. Максимальная чувствительность 2•10^-2 мкг/мл, ошибка определения ± 5-10%. Использование метода ограничено вследствие его продолжительности (до 9 часов) и малой селективности. Определению мешают кадмий, свинец, сурьма, мышьяк, висмут, ртуть, марганец, никель (К.Б. Яцимирский. Кинетические методы анализа. М.: Химия, 1967).

Изобретение направлено на расширение круга объектов анализа, снижение трудоемкости и продолжительности анализов.

Это достигается тем, что в качестве органического реагента используется индигокармин, окисление которого проводится в боратном буферном растворе при pH 9,8-10,2 в присутствии винной кислоты в количестве не менее 0,03 моль/л.

Способ осуществляется следующим образом. К анализируемому термостатированному раствору прибавляют предварительно термостатированные при температуре (30 ± 1)^oC растворы индигокармина, винной кислоты, пероксида водорода и боратный буферный раствор с pH 9,8-10,2, выдерживают в термостате в течение 5-10 минут и измеряют разность оптических плотностей холостого и исследуемого растворов на фотоэлектроколориметре КФК-2 (1=2 см, λ = 590 нм) относительно холостой пробы. Холостая проба, не содержащая анализируемого образца, проводится через все стадии анализа. Содержание кобальта определяется по калибровочному графику.

Сущность предлагаемого способа состоит в том, что в качестве индикаторного вещества используется индигокармин, обладающий высоким светопоглощением, а окисление его проводится в присутствии винной кислоты, элиминирующей холостую реакцию, что способствует повышению чувствительности метода.

Определению кобальта (II) предлагаемым способом не мешают 1000-кратные количества цинка, алюминия, кадмия, никеля, железа, поэтому при анализе объектов не требуется предварительного отделения этих элементов, что значительно сокращает продолжительность и трудоемкость анализов, а также расширяет круг объектов для этого способа.

Индигокармин необратимо окисляется пероксидом водорода до бесцветного изатина с соответствующим уменьшением оптической плотности в максимуме поглощения. В присутствии винной кислоты окисление индигокармина существенно задерживается (фиг. 1, кривая 1), при этом каталитический эффект в присутствии кобальта сохраняется (фиг. 1, кривая 2). Повышение концентрации винной кислоты более 0,03 моль/л существенно не влияет на скорость некаталитической реакции. Скорость реакции не зависит от концентрации индигокармина в растворе. Для удобства измерения оптической плотности эксперимент проводился при концентрации индигокармина 1•10^-4 моль/л. При концентрации винной кислоты в растворе 0,03 моль/л скорость реакции окисления индигокармина пероксидом водорода максимальна при концентрации пероксида водорода 4•10^-3 моль/л (фиг. 2) и pH раствора 9,8-10,2 (фиг. 3). При pH менее 7 реакция практически не идет. Это позволяет остановить реакцию понижением pH раствора до 6-7 прибавлением раствора соляной кислоты.

В оптимальных условиях предел обнаружения кобальта (II) равен 1•10^-3 мкг/мл. Калибровочный график линеен в интервале концентраций 1,0•10^-3 - 1,2•10^-2 мкг/мл (фиг. 4). Относительное стандартное отклонение при определении 2•10^-3 мкг/мл кобальта (II) составляет ± 3-5%.

Ацетаты, хлориды, нитраты, сульфаты не мешают определению кобальта (II). В растворе допустим 1000-кратный избыток алюминия (III), никеля (II), кадмия (II), цинка (II), свинца (II), магния (II), железа (II), железа (III). Определению кобальта (II) мешает медь (II).

Реакция окисления индигокармина пероксидом водорода использована для определения кобальта (II) в солях никеля и кадмия.

Пример. Проводилось определение кобальта в нитрате никеля и нитрате кадмия.

В мерную колбу емкостью 25 мл помещают и термостатируют при температуре 30^oC в течение 20 минут 10 мл анализируемого раствора соли никеля или кадмия, 2,5 мл 1•10^-3 М предварительно термостатированного раствора индигокармина, 1 мл 10%-ного раствора винной кислоты, 10 мл боратного буфера с pH 10 и 1 мл 0,1 М раствора пероксида водорода. Через 5-10 минут после прибавления пероксида водорода объем в мерной колбе доводят до метки 1 М раствором соляной кислоты.

Измеряют оптическую плотность раствора на фотоэлектроколориметре КФК-2 в кюветах с толщиной слоя 2 см, используя оранжевый светофильтр (λ = 590 нм) относительно воды. Параллельно ставят холостую пробу, не содержащую анализируемого раствора.

Содержание кобальта (II) в пробе находят по градуировочному графику, построенному в координатах разность оптических плотностей холостого и исследуемого растворов после проведения реакции от концентрации кобальта. Для проверки разработанной методики используют метод добавок. Результаты анализов представлены в таблицах 1, 2.

Из данных, приведенных в таблицах 1, 2 следует, что разработанный кинетический метод определения кобальта характеризуется достаточной точностью и хорошей воспроизводимостью результатов, прост в исполнении, экспрессен. Предлагаемый метод по сравнению с известными методами кинетического определения кобальта имеет высокую селективность, что позволяет расширить круг объектов анализа при его использовании.

Изобретение применимо в области аналитической химии для кинетических способов определения кобальта. Способ кинетического определения кобальта включает окисление индигокармина в боратном буферном растворе при рН 9,8 - 10,2 и при наличии 0,03 моль/л винной кислоты в присутствии сигнализируемого образца с последующим излучением оптической плотности исследуемого раствора. Достигается расширение круга объектов анализа, а также упрощение и ускорение анализа. 2 табл., 4 ил.

Способ кинетического определения кобальта, включающий окисление индигокармина пероксидом водорода в присутствии анализируемого образца, измерение оптической плоскости исследуемого раствора, отличающийся тем, что окисление индигокармина осуществляют в боратном буферном растворе при pH 9,8 - 10,2 в присутствии винной кислоты в количестве не менее 0,03 моль/л.