СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОСМИЯ Российский патент 2004 года по МПК C01G55/00 G01N31/22 

Изобретение относится к области аналитической химии элементов, а именно к методам определения осмия(VIII), и может быть использовано при определении осмия в сернокислых и солянокислых технологических растворах.

Для определения осмия в объектах различного вещественного состава используется простой в аппаратурном оформлении, достаточно чувствительный и селективный фотометрический метод.

Известен способ определения 30-150 мкг осмия в 50 мл органического экстракта при помощи N'-бензилоил-N-(4-толилсульфонил)гидразина (Воробьева Н. Е. , Павлов П.Т., Живописцев В.П. N'-бензилоил-N-(сульфонил)гидразины - эффективные реагенты на осмий. Журнал аналитической химии. 1991. Т. 46. 6. С. 1088-1092). Способ предусматривает выполнение ряда последовательных операций:
- добавление реагента к анализируемому раствору;
- добавление NaOH до pH≥11;
- перемешивание;
- подкисление пробы до рН≤1;
- экстракция хлороформом образующегося окрашенного соединения;
- фотометрирование экстракта.

К недостаткам способа можно отнести многостадийность, возможность анализа только щелочных растворов, содержащих осмий(VI), невысокую воспроизводимость определения и узкий диапазон определяемых концентраций.

Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемым результатам является способ определения осмия(VIII) (Патент РФ 2112237 Способ определения осмия (VIII) в сернокислых растворах /Бахвалова И.П., Бахтина М.П., Лосев В.Н.), включающий подкисление анализируемого раствора серной кислотой до концентрации 0,5-2 моль/л, внесение в раствор сорбента - кремнезема, химически модифицированного N-аллил-N'-пропилтиомочевиной, встряхивание в течение 15 мин, отделение сорбента от раствора, перенесение его во фторопластовую кювету и измерение коэффициента диффузного отражения сорбента. Способ позволяет проводить выделение и определение осмия(VIII) в количестве 10-1800 мкг/0,1 г сорбента. При этом время проведения сорбции составляет 15 мин.

Техническим результатом является снижение относительного предела обнаружения.

Указанный технический результат достигается тем, что в исследуемый раствор с кислотностью в диапазоне от 4 М H₂SO₄ или 6 М НСl до рН 4, содержащий осмий(VIII), вносят сорбент - силикагель, химически модифицированный меркаптогруппами, интенсивно перемешивают в течение 5 мин, растворы декантируют, сорбент промывают дистиллированной водой, переносят во фторопластовую кювету и измеряют коэффициент диффузного отражения при 440 нм.

Сущность способа заключается в том, что находящийся в растворе осмий в широком диапазоне кислотности (4 М Н₂SO₄ (6 М НСl) - рН 4) количественно извлекается силикагелем, химически модифицированным меркаптогруппами. При взаимодействии осмия(VIII) с функциональными группами происходит его восстановление и образование на поверхности окрашенных в желто-оранжевый цвет комплексных соединений осмия(III) с меркаптогруппами, ковалентно закрепленными на поверхности силикагеля.

Сорбция в статическом режиме протекает быстро - время установления сорбционного равновесия составляет 2-3 мин, и количественно (коэффициент распределения достигает 1•10⁵ см³/г), что позволяет сконцентрировать и полностью извлечь осмий(VIII) даже из очень разбавленных растворов в динамическом режиме. Предел обнаружения осмия при навеске сорбента 0,1 г составляет 0,3 мкг. Относительный предел обнаружения осмия при использовании 10 мл составляет 0,03 мкг/мл.

В предлагаемом способе содержание осмия в произвольном объеме раствора не должно быть менее 0,3 мкг. Данное количество осмия на 0,1 г сорбента является той минимальной концентрацией, которую удается зарегистрировать на существующих приборах относительно сигнала фона. Градуировочный график линеен в диапазоне 0,3-400 мкг осмия на 0,1 г сорбента. При этом при использовании 100 мл раствора относительный предел обнаружения осмия составляет 3•10^-3 мкг/мл, при использовании 1 л раствора относительный предел обнаружения составляет 3•10^-4 мкг/мл.

Для лучшего восприятия способа предлагаются следующие примеры.

Пример 1 (прототип). В градуированную пробирку вводят 15 мкг осмия (III) в виде раствора в 0,5-2 М или серной кислоте, вносят 0,1 г сорбента - кремнезема, химически модифицированного N-аллил-N'-пропилтиомочевиной, перемешивают в течение 5 мин, раствор декантируют, сорбент переносят в кювету и измеряют коэффициент диффузного отражения при 440 нм. Количество осмия находят по градуировочному графику, построенному в координатах функция Кубелки-Мунка F(R)= (1-R)²/2R - содержание осмия, мкг на 0,1 г сорбента. Найдено 14,0±0,8 мкг.

Пример 2 (предлагаемый способ). К раствору, содержащему осмий в количестве 1,0 мкг в 10 мл, прибавляют 0,1 г сорбента - силикагеля, химически модифицированного меркаптогруппами, перемешивают в течение 5 мин, раствор декантируют, сорбент переносят в кювету и измеряют коэффициент диффузного отражения. Количество осмия находят по градуировочному графику. Найдено 1,0±0,2 мкг.

Пример 3 (предлагаемый способ). К раствору, содержащему осмий в количестве 100 мкг в 10 мл, прибавляют 0,1 г сорбента - силикагеля, химически модифицированного меркаптогруппами, перемешивают в течение 5 мин, раствор декантируют, сорбент переносят в кювету и измеряют коэффициент диффузного отражения при 440 нм. Количество осмия находят по градуировочному графику. Найдено 100±3 мкг.

Пример 4 (предлагаемый способ). 1 л раствора, содержащий 0,5 мкг осмия пропускают через хроматографическую колонку, содержащую 0,1 г сорбента, со скоростью 1 мл/мин, промывают водой, сорбент вынимают из колонки, переносят в кювету и измеряют коэффициент диффузного отражения. Количество осмия находят по градуировочному графику. Найдено 0,45±0,05.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет определять осмий в количестве 0,3-400 мкг при использовании 0,1 г сорбента. Кроме того, способ характеризуется простотой выполнения. Упрощение осуществляется за счет исключения операций создания необходимой кислотности раствора, добавления каких-либо реагентов и других подготовительных операций. Получаемые сорбенты устойчивы длительное время без изменения их спектроскопических характеристик.

Изобретение относится к области аналитической химии элементов, а именно к методам определения осмия (VIII), и может быть использовано при определении осмия в сернокислых и солянокислых технологических растворах. В исследуемый раствор с кислотностью в диапазоне от 4 М Н₂SO₄ или 6 М HCl до рН 4, содержащий осмий (VIII), вносят сорбент-силикагель. Силикагель химически модифицирован меркаптогруппами. Раствор интенсивно перемешивают в течение 5 мин и декантируют. Сорбент промывают дистиллированной водой, переносят во фторопластовую кювету и измеряют коэффициент диффузного отражения при 440 нм. Техническим результатом является снижение относительного предела обнаружения.

Способ определения осмия, включающий приготовление раствора осмия (VIII), переведение его в комплексное соединение и измерение коэффициента диффузного отражения, отличающийся тем, что осмий выделяют из растворов силикагелем, химически модифицированным меркаптогруппами, и измеряют коэффициент диффузного отражения комплекса осмия (III) с меркаптогруппами на поверхности силикагеля.