СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РУТЕНИЯ Российский патент 2006 года по МПК G01N31/22 G01N21/76 

Изобретение относится к области аналитической химии элементов, а именно к методам определения рутения, и может быть использовано при определении рутения в геологических и промышленных материалах.

Для определения рутения в объектах различного вещественного состава широко используется сорбционно-фотометрический метод, характеризующийся высокой чувствительностью и селективностью, простотой выполнения определения и не требующий дорогостоящего оборудования. Сорбционно-фотометрический метод позволяет значительно снижать пределы обнаружения и повышать селективность определения рутения по сравнению с фотометрическим методом за счет сочетания предварительного сорбционного концентрирования и последующего фотометрического определения рутения непосредственно в фазе сорбента или после десорбции в элюате. Для реализации обоих вариантов сорбционно-фотометрического определения рутения необходимо выполнение основного условия - образования его окрашенного соединения с функциональными группами сорбента или с компонентами элюирующего раствора.

Известен способ определения рутения с 1,10-фенантролином [Змиевская И.Р., Кудрявцев Г.В., Рунов В.К. Способ определения рутения. А.с. СССР №1495713. БИ №27. 1989], предусматривающий проведение следующих операций:

- введение в солянокислый раствор, содержащий рутений, реагента - 1,10-фенантролина, восстановителя - гидроксиламина и хлорида натрия;

- доведение рН раствора до 5,8-8,0 при помощи NaOH и объема до 20 мл;

- добавление сульфокатионообменника на основе кремнезема;

- сорбция в течение 10 мин,

- отделение, промывка и высушивание сорбента;

- измерение интенсивности люминесценции;

- определение содержания рутения по градуировочному графику.

К недостаткам способа можно отнести высокий предел обнаружения, узкий диапазон линейности градуировочного графика, многостадийность определения.

Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемым результатам является способ определения рутения с использованием кремнезема, химически модифицированного N-бензоил-N'-пропилтиомочевиной [Бахвалова И.П., Бахтина М.П., Волкова Г.В., Лосев В.Н., Трофимчук А.К. Патент РФ №2088915. БИ №23. 1997]. Способ включает проведение следующих операций:

- приготовление раствора рутения в 1-2 М хлороводородной кислоте;

- пропускание раствора рутения через хроматографическую колонку, содержащую силикагель, химически модифицированный "N-бензоил-N'-пропилтиомочевиной;

- промывание сорбента водой и высушивание на воздухе;

- измерение коэффициента диффузного отражения;

- определение содержания рутения по градуировочному графику.

Предел обнаружения, достигаемый при использовании данной методики, составляет 2 мкг рутения на 0,1 г сорбента.

Техническим результатом является снижение предела обнаружения. Указанный технический результат достигается тем, что в способе определения рутения, включающем приготовление раствора рутения(IV) в хлороводородной кислоте, выделение рутения(IV) из раствора сорбентом - химически модифицированным силикагелем, восстановление его до рутения(III) и переведение его в комплексное соединение на поверхности сорбента, отделение сорбента от раствора, измерение коэффициента диффузного отражения при 580 нм и оценку содержания рутения по градуировочному графику, новым является то, что в качестве сорбента используют силикагель, химически модифицированный меркаптопропильными группами, а выделение рутения из раствора осуществляют при 95°С.

Исследуемый раствор рутения(IV) в 1-5 М хлороводородной кислоте помещают в термостатируемую пробирку, закрепленную в держателе механического вибратора и нагретую до 95°С, вносят 0,1 г сорбента - силикагеля, химически модифицированного меркаптопропильными группами, закрывают пробкой и интенсивно перемешивают в течение 10 мин. Сорбент отделяют от раствора, помещают в фторопластовую кювету и измеряют коэффициент диффузного отражения при 580 нм. Содержание рутения находят по градуировочному графику, построенному в условиях определения. Предел обнаружения рутения при навеске сорбента 0,1 г составляет 0,05 мкг.

Сущность способа заключается в том, что находящийся в растворе рутений(IV) в широком диапазоне концентраций хлороводородной кислоты количественно (степень извлечения составляет 99,0-99,9%) извлекается сорбентом - силикагелем, химически модифицированным меркаптопропильными группами. В процессе сорбции рутения(IV) происходит его восстановление до рутения(III), и на поверхности сорбента образуются окрашенные в синий цвет соединения рутения(III) с меркаптопропильными группами, ковалентно закрепленными на поверхности силикагеля. Сорбция в статическом режиме (при интенсивном перемешивании сорбента) при 95°С протекает достаточно быстро (время установления сорбционного равновесия не превышает 10 мин) и количественно (коэффициент распределения достигает 1·10⁴ см³/г).

Пример 1 (прототип). Раствор объемом 100 мл, содержащий 0,2 мкг/мл рутения, подкисляли раствором HCl до ее концентрации 1-2 моль/л и пропускали через колонку, заполненную силикагелем, химически модифицированным бензоилтиомочевиной, со скоростью 0,5 мл/мин. По завершении процесса сорбции сорбент промывали водой и высушивали на воздухе. На приборе Спектротрон измеряли величину диффузного отражения образца сорбента с рутением при 580 нм. По градуировочному графику находили содержание рутения в образце, составившее 18,5-1,7 мкг (n=5, Р=0,95).

Пример 2 (предлагаемый способ). 10 мл раствора, содержащего 0,1 мкг рутения(IV) в 1-5 М хлороводородной кислоте, помещают в термостатируемую пробирку, закрепленную в держателе механического вибратора и нагретую до 95°С, вносят 0,1 г сорбента - силикагеля, химически модифицированного меркаптопропильными группами, закрывают пробкой и интенсивно перемешивают в течение 10 мин. Сорбент отделяют от раствора декантацией, помещают в фторопластовую кювету и измеряют коэффициент диффузного отражения при 580 нм. Содержание рутения находят по градуировочному графику, построенному в условиях определения. Найдено 0,09±0,02 мкг.

Пример 3 (предлагаемый способ). 10 мл раствора, содержащего 100 мкг рутения(IV) в 1-5 М хлороводородной кислоте, помещают в термостатируемую пробирку, закрепленную в держателе механического вибратора и нагретую до 95°С, вносят 0,1 г сорбента - силикагеля, химически модифицированного меркаптопропильными группами, закрывают пробкой и интенсивно перемешивают в течение 15 мин. Сорбент отделяют от раствора декантацией, помещают в фторопластовую кювету и измеряют коэффициент диффузного отражения при 580 нм. Содержание рутения находят по градуировочному графику, построенному в условиях определения. Найдено 198±6 мкг.

Предел обнаружения рутения по предлагаемой методике с использованием силикагеля, химически модифицированного меркаптопропильными группами, составляет 0,05 мкг на 0,1 г сорбента, что в 40 раз меньше предела обнаружения, достигаемого по методике-прототипу.

Изобретение относится к области аналитической химии элементов, а именно к методам определения рутения, и может быть использовано при определении рутения в геологических и промышленных материалах. В способе определения рутения, включающем приготовление раствора рутения(IV) в хлороводородной кислоте, выделение рутения(IV) из раствора сорбентом - химически модифицированным силикагелем, восстановление его до рутения(III) и переведение его в комплексное соединение на поверхности сорбента, отделение сорбента от раствора, измерение коэффициента диффузного отражения при 580 нм и оценку содержания рутения по градуировочному графику, в качестве сорбента используют силикагель, химически модифицированный меркаптопропильными группами, а выделение рутения из раствора осуществляют при 95°С. Сущность способа заключается в том, что рутений(IV) в широком диапазоне концентраций хлороводородной кислоты количественно (степень извлечения составляет 99,0-99,9%) извлекается силикагелем, химически модифицированным меркаптопропильными группами. В процессе сорбции рутения(IV) происходит его восстановление до рутения(III), и на поверхности сорбента образуются окрашенные в синий цвет соединения рутения(III) с меркаптопропильными группами, ковалентно закрепленными на поверхности силикагеля, имеющие максимум в спектре диффузного отражения при 580 нм. Сорбция в статическом режиме (при интенсивном перемешивании сорбента) при 95°С протекает достаточно быстро (время установления сорбционного равновесия не превышает 10 мин) и количественно (коэффициент распределения достигает 1·10^-4 см³/г). Достигается упрощение методики и снижение предела обнаружения.

Способ определения рутения, включающий приготовление раствора рутения (IV) в хлороводородной кислоте, выделение рутения (IV) из раствора сорбентом химически модифицированным силикагелем, восстановление его до рутения (III) и переведение его в комплексное соединение на поверхности сорбента, отделение сорбента от раствора, измерение коэффициента диффузного отражения при 580 нм и оценку содержания рутения по градуировочному графику, отличающийся тем, что в качестве сорбента используют силикагель, химически модифицированный меркаптопропильными группами, а выделение рутения из раствора осуществляют при 95°С.