СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕДИ (II) Российский патент 2006 года по МПК G01N31/10 G01N21/78 

Описание патента на изобретение RU2282187C1

Изобретение относится к аналитической химии, а именно к тест-методам анализа.

Известен атомно-абсорбционный метод определения меди в растворах, контактирующих с силикатным эмалевым покрытием посуды [ГОСТ 24295-80. Посуда хозяйственная стальная эмалированная. Методы анализа вытяжек]. Метод основан на измерении поглощения излучения свободными атомами меди, образующимися при распылении анализируемых растворов в пламени воздух-ацетилен. Недостатками данного метода является необходимость использования сложного оборудования и привлечения для анализа высококвалифицированного персонала, высокая стоимость анализа.

Известен метод определения меди (II) в сыворотке крови за счет проведения индикаторной реакции окисления гидрохинона пероксидом водорода в присутствии малононитрила на фильтровальной бумаге, модифицированной гексаметилендиамином [Петрова Ю.Ю., Беклемишев М.К., Бажанова Н.А. // Журн. аналит. химии. - 2000. - Т.55. - №3. - С.318-325]. Недостатками данного метода является длительность и сложность приготовления тест-полос, неустойчивость растворов пероксида водорода, необходимость использования токсичных реагентов, применяемых для модификации индикаторных бумаг.

Наиболее близким к заявляемому методу является кинетический метод определения меди (II), основанный на протекании в растворе реакции восстановления фосфорномолибденовой кислоты тиомочевиной, катализируемой ионами меди [Резник Б.Е., Цыганок Л.П. // Известия ВУЗов. Химия и химич. технология. - 1965. - №3.- С.412-416].

Недостатком прототипа является его трудоемкость, длительность, необходимость инструментального определения оптической плотности, узкий интервал определяемых концентраций (1·10-5-1·10-6 М).

Технической задачей заявляемого изобретения является разработка тест-метода определения меди, позволяющего упростить анализ и снизить его стоимость и трудоемкость, а также расширить интервал определяемых концентраций.

Для решения технической задачи предлагается к 1.0 мл анализируемого раствора добавлять серную кислоту до рН 1-1.3, 2.0-4.0 мл 2% раствора тиомочевины (ТМ). При необходимости объем исследуемого раствора доводят дистиллированной водой до 10 мл. Опускают тест-полосу, заранее пропитанную 2% раствором фосфорно-молибденовой кислоты (ФМК) и высушенную, и перемешивают аналит. Определяют секундомером время изменения цвета тест-полосы до голубого. Аналогичным образом измеряют время реакции для стандартных растворов меди. Концентрацию меди (II) в растворе (Сх) находят методом ограничивающих растворов (двух стандартов) или методом градуировочного графика, используя линейность зависимости времени появления голубой окраски от величины рСCu (т.е. -IgCCu). Например, в методе ограничивающих растворов рассчитывают величину рСх по формуле

где рСх=-рСх для исследуемого раствора, рСстанд1=-lgCстанд1 для раствора с концентрацией, меньшей, чем Сх; рСстанд2=-lgCстанд2 для раствора с концентрацией, большей, чем Сх; t1, t2, tx - время реакции соответственно для растворов с концентрацией Сстанд1, Сстанд2 и Сх.

На фиг.1 изображен график зависимости времени реакции от рН; на фиг.2 - градуировочный график.

Для подбора оптимальных условий тест-определения меди готовили тест-полосы путем пропитки фильтровальной бумаги растворами ФМК 1,5%, 2,0% и 2,5%, после чего высушивали досуха. В анализируемом растворе варьировали содержание ТМ (таблица 1). Тест-полосы опускали в раствор с известной концентрацией меди и засекали время, за которое цвет тест-полосы изменится до голубого.

Таблица 1
Состав рабочих растворов и результаты опытов
№ опытаω (ФМК), %Состав рабочих растворов, млВремя изменения цвета, минCuCl2, 0.01 МH2SO4, 3 МТМ, 2%H2O12,50,52,02,05,56,520,52,02,55,06,030,52,03,54,05,040,52,04,03,54,052,00,52,02,05,57,060,52,02,55,06,570,52,03,54,05,580,52,04,03,54,591,00,52,02,05,58,5100,52,02,55,07,5110,52,03,54,06,0120,52,04,03,55,5

Оптимальными были выбраны 5-8 варианты, так как в этом случае наблюдается большее разрешение изменения цвета тест-полосы. При концентрации ФМК больше 2% раствор окрашивается в желтый цвет, а при концентрации меньше 2% время анализа увеличивается, что нежелательно для тест-определения.

В качестве оптимального был выбран общий объем системы с анализируемым раствором 10 мл, что обусловлено удобством работы с твердым носителем и невысоким расходом реактивов.

Диапазон оптимальных значений рН определяли, измеряя время изменения цвета тест-полосы в растворах с разным значением рН и постоянной концентрацией всех остальных компонентов. Готовили растворы, состав которых приведен в таблице 2. Кислотность растворов варьировали, добавляя разное количество серной кислоты и измеряя значение рН на иономере «Эксперт-001» с комбинированным стеклянным электродом.

Таблица 2
Определение оптимального диапазона рН
Состав раствора, млрНВремя изменения цвета, мин10-4 CuCl2,ТМ 2%H2SO4, 3 МH2SO4, 0.3 МH2SO4, 0.03 МН2O11.03.53.5--2.00.2011.021.03.52.0--3.50.4011.531.03.5-5.5--0.9012.041.03.5-3.5-2.01.0812.051.03.5--5.00.51.7615.061.03.5--3.02.51.9916.071.03.5-0.25-5.252.1516.581.03.5--0.55.02.62>25

В соответствии с полученными данными построили график зависимости времени изменения цвета тест-полосы до голубого от рН среды, из которого видно, что в кислых растворах с рН до 1,3 кислотность раствора практически не влияет на время реакции (фиг.1).

Полученные данные о влиянии рН раствора на тест-определение использовались при установлении диапазона определяемых концентраций. Для этого готовили рабочие растворы в соответствии с таблицей 3. В пробирки с приготовленными растворами опускали тест-полосы, пропитанные 2% раствором ФМК, и засекали время, за которое цвет тест-полосы изменится до голубого. Полученные результаты представлены в таблице 3.

Таблица 3
Зависимость времени изменения цвета тест-полосы от концентрации меди в растворе
Состав раствора, млCобщ, CuCl2Время, минCuCl2 1·10-2 MCuCl2 1·10-3 MCuCl2 1·10-4 MCuCl2 1·10-5 MH2SO4 3 МТМ 2%Н2O1.0---2.03.53.51·10-31.255.0---2.03.54.05·10-42.50-0.7--2.03.53.87·10-54.33-0.3--2.03.54.23·10-55.00--0.7-2.03.53.87·10-65.50--0.3-2.03.54.23·10-66.67---0.72.03.53.87·10-77.15---0.22.03.54.32·10-77.80----2.03.54.5Хол.7.80

По полученным данным был построен градуировочный график (фиг.2). Из графика видно, что между временем тест-определения и величиной рС существует линейная зависимость. Диапазон линейности составил 1·10-3-1·10-7 М. При концентрации меди, меньшей 5·10-7 М, полученные значения времени сравнимы с фоновыми. При концентрациях меди, больших 1·10-3 M, время тест-определения меньше 30 с, что слишком мало для точного его измерения, кроме того, наблюдается окрашивание раствора в голубой цвет, что также мешает точному определению момента окончания реакции.

Для изучения мешающего влияния посторонних ионов на время тест-определения были выбраны вещества, которые, во-первых, могут взаимодействовать либо с ФМК, либо с тиомочевиной, во-вторых, содержат ионы, схожие по свойствам с медью, и, следовательно, могут обладать каталитическим действием на данную реакцию и, в-третьих, вещества, обладающие заметной окислительно-восстановительной активностью.

Путем последовательного разбавления готовили 10-1, 10-2, 10-3, 10-4 М растворы веществ, мешающее влияние которых будет изучаться. Готовили системы, содержащие медь и мешающий ион в соотношениях 1:1, 1:10, 1:100, 1:1000. Для этого в пробирку последовательно вносили 1 мл 10-4 М раствора CuCl2, 2 мл 3 М H2SO4, 3.5 мл 2% тиомочевины, 2,5 мл дистиллированной воды и добавляли 1 мл раствора постороннего иона концентрацией 10-1, 10-2, 10-3, 10-4 М соответственно. В раствор опускали тест-полосу и измеряли время изменения ее цвета до голубого. Полученные данные сравнивали с холостым опытом (см. табл.4).

Таблица 4
Зависимость времени изменения цвета тест-полосы от концентрации посторонних ионов
Посторонний ионВремя реакции, мин10-5 M Cu1:11:101:1001:1000Na+8.5±0.78.0±0.78.0±0.78.5±0.78.5±0.7К+8.5±0.78.5±0.79.0±0.88.0±0.78.5±0.7Са2+8.5±0.79.0±0.88.0±0.78.5±0.78.5±0.7Ni2+7.5±067.0±0.67.0±0.68.0±0.78.0±0.7Mg2+7.5±0.67.5±0.68.0±0.78.5±0.78.5±0.7Zn2+9.0±0.89.0±0.89.5±0.89.5±0.89.0±0.8Al3+8.0±0.77.5±0.68.0±0.78.5±0.78.5±0.7Cl-8.5±0.78.0±0.78.0±0.78.5±0.78.5±0.7Br-8.5±0.78.5±0.78.5±0.79.0±0.79.0±0.8СН3СОО-8.5±0.78.0±0.78.0±0.78.0±0.78.5±0.7Мо9.0±0.88.5±0.78.5±0.78.0±0.77.5±0.6Cd2+9.0±0.88.5±0.79.0±0.89.5±0.811.0±0.9Со2+7.5±0.67.5±0.68.5±0.78.5±0.79.0±0.8РО3-48.0±0.77.5±0.68.0±0.78.5±0.710.0±0.8Cr2O72-8.0±0.78.0±0.78.5±0.79.0±0.8Цвет тест-полосы не определяетсяMn2+8.0±0.77.5±0.68.5±0.79.5±0.89.5±0.8Pb2+8.5±0.78.5±0.79.5±0.8Цвет тест-полосы не определяетсяЦвет тест-полосы не определяетсяSr2+8.5±0.79.0±0.89.5±0.810.0±0.811.0±0.9I-8.5±0.79.5±0.312.5±0.913.0±0.913.5±0.9Fe3+6.5±0.68.5±0.711.5±0.914.0±0.9>20.0Sn2+8.5±0.76.5±0.65.0±0.6<1<1Sn4+8.5±0.7<3.0<1<1<1

Было установлено, что Na, К, Са, Ni, Mg, Zn, Al, Cl, Br, ацетат-ионы тест-определению не мешают. Фосфат- и дихромат-ионы, а также Cd, Co и Мо (VI) мешают тест-определению при 1000-кратном избытке. При 100-кратном избытке Mn, Pb, Sr и 10-кратном избытке ионов I- скорость каталитической реакции уменьшается. Fe(III), Sn(II), Sn(IV) мешают определению меди уже при соотношении концентраций 1:1.

Правильность предложенной тест-методики проверяли на модельных растворах с использованием способа «введено-найдено» и реальных объектах. В модельные растворы с заранее известной концентрацией меди вносили тест-полосы и измеряли время изменения цвета тест-полосы до голубого. Концентрацию меди рассчитывали по методу ограничивающих растворов в соответствии с формулой (1) (табл.5).

Таблица 5
Результаты определения меди в модельных растворах (n=3, Р=0.95)
Объект анализаpCu (введено)pCu (найдено)Модельные растворы4,04,3+0,45,05,3+0,45,35,8+0,5

Как видно из таблицы, отклонение между результатами составляет порядка 10%.

В качестве реальных объектов использовали фарфоровую, стеклянную и стальную посуду, контактирующую с пищевыми продуктами. В состав покрытий при использовании голубых глазурей могут входить соединения меди, концентрации которых нормируются. Результаты тест-определения сравнивали с данными метода ААС (см. табл.5 и табл.6).

Таблица 6
Результаты определения меди в реальных объектах (n=3, Р=0.95)
Объект анализаpCu (тест-определение)pCu (ААС)Синее стекло5,8+0,66,0Зеленое стекло5,7+0,76,2Фарфор5,3+0,65,0

Отклонение между результатами составляет порядка 10-15%. Согласно литературным данным [ГН 2.3.3.972-00. Предельно допустимые количества химических веществ, выделяющихся из материалов, контактирующих с пищевыми продуктами] ПДК меди в растворах, контактирующих с указанной посудой, составляет 1 мг/л. Эта концентрация на порядок выше предела обнаружения по предлагаемой тест-методике. Это позволяет считать возможным полуколичественное тест-определение меди в подобных объектах с использованием заявляемой методики.

По сравнению с прототипом предлагаемый способ определения меди (II) уменьшает время анализа, снижает трудоемкость и стоимость анализа на различных объектах, расширяет интервал определяемых концентраций. Получаемый технический результат обеспечивают отличительные признаки заявляемого способа, т.е. предлагаемый способ обладает изобретательским уровнем, новизной и промышленной применимостью.

Похожие патенты RU2282187C1

название год авторы номер документа
КОМПОЗИЦИЯ МАТЕРИАЛОВ СЕНСОРОВ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ХИМИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ ПРИ СЛЕДОВЫХ КОНЦЕНТРАЦИЯХ И СПОСОБ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СЕНСОРОВ 2006
  • Потирайло Радислав А.
  • Сивавек Тимоти М.
  • Ксиао Каибин
  • Секкони Теодор Дж.
  • Хассиб Ламиаа
  • Лич Эндрю М.
  • Энджел Дэвид Б.
RU2427834C2
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИОНОВ СВИНЦА (II) В РАСТВОРЕ 2010
  • Первова Инна Геннадьевна
  • Маслакова Татьяна Ивановна
  • Липунова Галина Николаевна
  • Скорых Татьяна Владимировна
  • Липунов Игорь Николаевич
RU2441232C1
СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ АНАЛИЗИРУЕМОГО ВЕЩЕСТВА 2009
  • Луотола Юхани
  • Суннари Антти
  • Кололуома Терхо
  • Керянен Микко
RU2533234C2
Способ определения железа в растворе 1989
  • Багдасаров Константин Николаевич
  • Черновьянц Маргарита Сергеевна
  • Аскалепова Ольга Иосифовна
  • Черноиванова Татьяна Макаровна
  • Гаврилко Елена Геннадьевна
  • Цупак Евгений Борисович
SU1727058A1
-Замещенные-2-( -изонитро- -циан)-метилбензимидазолы как органические реагенты для определения железа 1975
  • Багдасаров Константин Николаевич
  • Черновьянц Маргарита Сергеевна
  • Цупак Евгений Борисович
  • Черноиванова Татьяна Макаровна
SU548604A1
СПОСОБ ФЕРМЕНТАТИВНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ МИКРОКОЛИЧЕСТВ РТУТИ 1994
  • Шеховцова Т.Н.
  • Чернецкая С.В.
  • Долманова И.Ф.
RU2073864C1
ИНДИКАТОР ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИОНОВ КАДМИЯ (II) В РАСТВОРЕ 2008
  • Первова Инна Геннадьевна
  • Скорых Татьяна Владимировна
  • Липунов Игорь Николаевич
  • Маслакова Татьяна Ивановна
  • Липунова Галина Николаевна
  • Кривокорытова Таисия Викторовна
  • Сигейкин Геннадий Иванович
RU2368897C1
РЕАГЕНТНЫЕ ИНДИКАТОРНЫЕ БУМАЖНЫЕ ТЕСТЫ (РИБ-ТЕСТЫ) НА ОСНОВЕ ХРОМОГЕННЫХ ИОНООБМЕННЫХ ЦЕЛЛЮЛОЗ И СПОСОБ ИХ ПОЛУЧЕНИЯ 1997
  • Островская В.М.
RU2126963C1
СПОСОБ ЭКСПРЕСС-ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОБАЛЬТА(II) И МЕДИ(II) В ВОДНО-СОЛЕВЫХ РАСТВОРАХ ДЛЯ АНАЛИЗА ОБЪЕКТОВ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ 2014
  • Бобкова Людмила Александровна
  • Жаркова Валентина Викторовна
  • Козик Владимир Васильевич
RU2556199C1
РЕАГЕНТНЫЙ ИНДИКАТОРНЫЙ УСЕЧЕННЫЙ КОНУС 2014
  • Островская Вера Михайловна
RU2552294C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 282 187 C1

Реферат патента 2006 года СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕДИ (II)

Изобретение относится к аналитической химии, а именно к тест-методам анализа. Медь (II) определяют путем добавления к анализируемому раствору серной кислоты до рН 1-1.3 и 2.0-4.0 мл 2% раствора тиомочевины (ТМ). Объем исследуемого раствора доводят дистиллированной водой до 10 мл. Опускают тест-полосу, заранее пропитанную 2% раствором фосфорно-молибденовой кислоты (ФМК) и высушенную, и перемешивают. Определяют секундомером время изменения цвета тест-полосы до голубого. Достигается ускорение, упрощение и удешевление анализа. 6 табл., 2 ил.

Формула изобретения RU 2 282 187 C1

Способ определения меди (II), основанный на реакции между фосфорно-молибденовой кислотой (ФМК) и тиомочевиной, катализируемой медью (II), отличающийся тем, что реакцию проводят на твердом носителе, в качестве которого используют тест-полосу, приготовленную путем пропитки фильтровальной бумаги 2%-ным раствором ФМК, с последующим ее погружением в систему, содержащую анализируемый раствор, доведенный до рН 1-1,3, и 2-4 мл 2% тиомочевины, и по зависимости содержания меди от времени изменения цвета тест-полосы до голубого рассчитывают концентрацию меди.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2006 года RU2282187C1

РЕЗНИК Б.Е., ЦЫГАНОК Л.П
Известия Вузов
Химия и химическая технология
Приводный механизм в судовой турбинной установке с зубчатой передачей 1925
  • Карнеджи А.К.
  • Кук С.С.
  • Ч.А. Парсонс
SU1965A1
ИНДИКАТОРНАЯ ТЕСТ-ПОЛОСКА ДЛЯ АНАЛИЗА КОМПОНЕНТОВ ЖИДКИХ СРЕД 1999
  • Амелин В.Г.
  • Березкин В.Г.
RU2161304C1
РЕАГЕНТНЫЕ ИНДИКАТОРНЫЕ БУМАЖНЫЕ ТЕСТЫ (РИБ-ТЕСТЫ) НА ОСНОВЕ ХРОМОГЕННЫХ ИОНООБМЕННЫХ ЦЕЛЛЮЛОЗ И СПОСОБ ИХ ПОЛУЧЕНИЯ 1997
  • Островская В.М.
RU2126963C1
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕДИ 2001
  • Лосев В.Н.
  • Аленникова Ю.В.
  • Елсуфьев Е.В.
  • Трофимчук Анатолий Константинович
RU2201592C2
СПОСОБ ФОТОМЕТРИЧЕСКОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕДИ 0
  • Л. К. Кабанова, П. М. Соложенкин С. В. Усова Институт Химии Таджикской Сср
SU369472A1
0
SU336530A1
КИНЕТИЧЕСКИЙ СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕДИ 0
SU171655A1
0
SU260952A1

RU 2 282 187 C1

Авторы

Темердашев Зауаль Ахлоович

Починок Татьяна Борисовна

Сынкова Татьяна Викторовна

Даты

2006-08-20Публикация

2005-06-27Подача