СПОСОБ ФОТОМЕТРИЧЕСКОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЖЕЛЕЗА (III) В РАСТВОРАХ ЧИСТЫХ СОЛЕЙ Российский патент 2008 года по МПК G01N31/22 G01N21/78 

Изобретение относится к области аналитической химии, а именно к фотометрическому методу анализа, и может быть использовано для определения содержания железа (III) в растворах чистых солей, содержащих железо (III) в очень малой концентрации.

Известен способ фотометрического определения железа (III) в слабокислой среде при использовании в качестве реагента тиоцианита (роданида) калия (М.И.Булатов, И.П.Калинкин. Практическое руководство по фотоколориметрическим и спектрофотометрическим методам анализа. - М.: Химия, 1972. - 361 с.).

Недостатком известного способа является невысокая его чувствительность: молярный коэффициент погашения этого комплекса соединения в водной среде 7,0·10³, в среде ацетона 1,5·10⁴.

Технический результат заключается в повышении чувствительности фотометрического определения железа (III) при осуществлении способа.

Технический результат достигается тем, что в способе фотометрического определения железа (III) в растворе чистых солей, включающем переведение его в комплексное соединение с тиоционатом аммония в слабокислой среде, к анализируемому раствору железа (III) добавляют 2 мл буферного раствора с рН 3,8-4,2, 0,3-0,6 мл 0,2% раствора поверхностно-активного вещества, полученного путем разбавления водой 2% раствора желатина, 1,0-2,2 мл 10^-2 М раствора тиоционата аммония и воды до 10 мл объема с последующим нагреванием на водяной бане при температуре 80-90°С в течение 4-6 минут.

Раствор поверхностно-активного вещества (ПАВ) готовят следующим образом: 2% раствор желатина разбавляют водой до 0,2% раствора.

Интервал рН существования окрашенного комплексного соединения 1,8-5,0 создается добавлением буферного раствора. Максимальная интенсивность окраски комплекса достигается при рН 3,8-4,2. Вне этих интервалов комплекс распадается.

Пример. Зависимость оптической плотности от длины волны падающего света.

В пробирки помещают по 0,2 мл 10^-3 М раствора железа (III), по 2 мл буферного раствора с рН 3,8-4,2, по 0,3 мл 0,2% раствора ПАВ, по 1 мл 10^-3 М раствора тиоцианата аммония, доводят водой до 10 мл. Нагревают на водяной бане 5 мин при температуре 80-90°С. Параллельно готовят растворы сравнения. Пару растворов с наибольшей разницей в интенсивностях окрасок фотометрируют при длинах волн 340-600 нм [фиг.1 - спектр светопоглощения комплекса железа (III) с тиоцианатом аммония (1) и тиоцианата аммония (2) в присутствии ПАВ, l=2 см, раствор сравнения - вода] относительно воды. По графику находят оптимальную длину волны для работы с данным окрашенным соединением λ_max=490 нм.

Приготовленную серию растворов фотометрируют относительно растворов сравнения при λ=490 нм и строят график в координатах А - рН [фиг.2 - зависимость оптической плотности от рН комплекса железа (III) с тиоцианатом аммония в присутствии ПАВ].

Выясняют оптимальное количество тиоционата аммония [фиг.3 - зависимость оптической плотности комплекса железа (III) с тиоцианатом аммония в присутствии ПАВ от количества тиоцианата аммония. С_Fe=5·10^-6 М; λ 490 нм; l=1 см] и раствора ПАВ (фиг.4 - зависимость оптической плотности комплекса железа (III) с тиоцианатом аммония в присутствии ПАВ от количества ПАВ. С_Fe=5·10^-6 М; C_HR=2·10^-3 М; λ 490 нм; l=1 см], а также температуру и продолжительность нагревания для получения максимальной интенсивности окраски комплекса.

При выбранных оптимальных условиях строят градуировочный график, линейность которого соблюдается в интервале концентраций железа (III) (1-9)-10^-6 М.

Рассчитывают уравнение градуировочного графика:

х·10⁶23456y0,410,580,801,001,20

а=[90·10^-12·3,99-20·10^-6·17,9·10^-6]:[5·90·10^-12-(20·10^-6)²]=0,022

в=[5·17,9·10^-6-20·10^-6·3,99]:[5·90·10^-12-(20·10^-6)²]=1,94·10⁵

y=0,022+1,94·10⁵x.

Молярный коэффициент светопогашения комплексного соединения равен:

Преимущества предлагаемого способа:

1) в присутствии ПАВ чувствительность фотометрического определения железа (III) с тиоционатом аммония повышается в 200000/7000=28,5 раз в водной среде, в 200000/15000=13,3 раза в ацетоновой среде;

2) реакция идет в водной среде, что исключает отрицательное действие органического растворителя на организм человека;

3) реагенты тиоционат аммония и желатин доступны в розничной торговой сети, дешевы.

Чувствительность фотометрического определения железа (III) с тиоционатом аммония в присутствии ПАВ во много раз выше, чем для той же реакции, но в отсутствие ПАВ. Методом пересечения кривых рассчитали, что соотношение компонентов М:R=1:1 и логарифм константы устойчивости комплекса равен lgβ=5,24 для комплекса железа (III) с тиоционатом аммония в отсутствие ПАВ. Для того же комплекса, но в присутствии ПАВ М:R=1:2 и Igβ=7,20. Это связано с тем, что, вероятно, желатин резко, напористо сближает железо (III) и тиоционат-ион, выталкивая у железа (III) связывающие его активность в реакции комплексообразования гидроксильные группы. Комплекс Fe(III)+HR+ПАВ образуется при рН 4, а комплекс Fe(III)+HR - при рН 6. Оголенный ион металла освободившимися дополнительными связями цепляет тиоционат-ион большим координационным числом, а желатин готовит им тесную, замкнутую ячейку, чем и повышает Igβ.

Изобретение относится к области аналитической химии и связано с определением железа (III) в очень малых концентрациях. Способ фотометрического определения железа (III) в растворах чистых солей включает переведение его в комплексное соединение с тиоцианатом аммония в слабокислой среде, причем к анализируемому раствору железа (III) добавляют 2 мл буферного раствора с рН 3,8-4,2, 0,3-0,6 мл 0,2% раствора поверхностно-активного вещества, полученного путем разбавления водой 2% раствора желатина, 1,0-2,2 мл 10^-2 М раствора тиоцианата аммония и воды до 10 мл объема с последующим нагреванием при температуре 80-90°С в течение 4-6 мин. Достигается повышение чувствительности анализа. 4 ил.

Способ фотометрического определения железа (III) в растворах чистых солей, включающий переведение его в комплексное соединение с тиоцианатом аммония в слабокислой среде, отличающийся тем, что к анализируемому раствору железа (III) добавляют 2 мл буферного раствора с рН 3,8-4,2, 0,3-0,6 мл 0,2% раствора поверхностно-активного вещества, полученного путем разбавления водой 2% раствора желатина, 1,0-2,2 мл 10^-2 М раствора тиоцианата аммония и воды до 10 мл объема с последующим нагреванием при температуре 80-90°С в течение 4-6 мин.