СПОСОБ ИНВЕРСИОННО-ВОЛЬТАМПЕРОМЕТРИЧЕСКОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ РОДИЯ В НИТРИТНОЙ СРЕДЕ Российский патент 2010 года по МПК G01N27/48 

Настоящее изобретение относится к аналитической химии платиновых металлов, в частности к способу инверсионно-вольтамперометрического определения родия (III), например, в технологических растворах аффинажного производства.

В настоящее время известен способ определения платиновых металлов и золота методом инверсионной вольтамперометрии [Колпакова Н.А. Определение платиновых металлов и золота методом инверсионной вольтамперометрии./Н.А.Колпакова, Б.С.Шифрис, Л.А.Швец, С.В.Кропоткина. Журн. аналит. химии. - 1991, т.46, №10. - С.1910].

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является способ совместного определения родия и иридия методом инверсионной вольтамперометрии в медно-никелевых концентратах [Шифрис Б.С. Совместное определение родия и иридия методом инверсионной вольтамперометрии в медно-никелевых концентратах. Б.С.Шифрис, Н.А.Колпакова. Журн. аналит.химии. - 1982, т. XXXVII, №12. - C.2217].

В основе вольтамперометрического определения родия лежат волны, образуемые негидролизованным хлоридом родия (H₃[RhCl₆]) на фоне галогенидных кислот (HCl, HBr, HI), фосфатов или сульфатов аммония. Методом инверсионной вольтамперометрии с использованием графитового индикаторного электрода в области его потенциалов (+0,3 В) и насыщенного каломельного электрода в качестве электрода сравнения на фоне 0,5 М HCl проводят определение родия после предварительного концентрирования при потенциале -0,7 В в течение 3-10 минут. Содержание родия устанавливают методом добавок. Чувствительность определения родия составляет 0,04-0,006 г/т.

В случае вольтамперометрического определения родия (III) в растворе его нитритного комплекса, используемого в аффинаже и анализе платиновых металлов, определению родия должна предшествовать стадия пробоподготовки: переведение нитритного комплекса в хлоридный путем длительного кипячения и упаривания с хлороводородной кислотой, сопровождаемого выделением токсичных оксидов азота.

Недостатками данного способа являются длительность и трудоемкость.

Техническим результатом предложенного способа является инверсионно-вольтамперометрическое определение родия (III) непосредственно в растворе его нитритного комплекса, обеспечивающее сокращение продолжительности анализа и упрощение методики, повышение чувствительности метода и предела его обнаружения.

Технический результат достигается тем, что в способе инверсионно-вольтамперометрического определения родия, включающем приготовление раствора родия (III), новым является то, что раствор родия (III) переводят в комплексное соединение (гексанитрородиат-ион) и концентрацию родия (III) в нитритном растворе определяют по величине анодного пика электрохимического растворения родия в присутствии фонового электролита муравьиной кислоты (pH 3-4) при развертке потенциала ртутно-пленочного электрода от 0,1 до 0,5 В.

Используемая система дает аналитический сигнал комплексного иона - гексанитрородиата без переведения его в хлоридный ион, а результирующая полярографическая кривая имеет вид пика, положение которого (потенциал) характеризует природу вещества, а его высота - концентрацию родия в растворе нитритного комплекса.

Сопоставление с прототипом показывает: заявляемый способ отличается тем, что для последующего вольтамперометрического определения родия пригодна форма его нахождения в нитритном растворе [Rh(NO₂)₆]^3-, что позволило установить соответствие его критерию «новизна».

Сравнение заявляемого решения с другими техническими решениями показывает, что нет методики вольтамперометрического определения родия (III) непосредственно в растворе его нитритного комплекса. Признаки, отличающие заявленное изобретение от прототипа, соответствуют критерию «изобретательский уровень».

Сущность способа заключается в том, что использование варианта инверсионной вольтамперометрии, включающего стадию предварительного концентрирования родия на поверхности электрода и проведение аналитического определения на анализаторе вольтамперометрическом ТА-4 ООО «НПП ТОМЬАНАЛИТ» с применением трехэлектродной ячейки (рабочий электрод - ртутно-пленочный, два хлоридсеребряных электрода: вспомогательный и электрод сравнения), позволяет определить концентрацию родия (III) непосредственно в нитритной среде, характерной для растворов аффинажного производства, без предварительной подготовки пробы.

Предлагаемый способ инверсионно-вольтамперометрического определения родия в нитритной среде реализован следующим образом.

Исходный раствор родия (III) готовят окислительным спеканием порошка родия с BaO₂, с последующим выщелачиванием в соляной кислоте. Затем хлоридный раствор родия (III) переводят в нитритный кипячением с NaNO₂. Готовый раствор с концентрацией 1 мг/л последовательно разбавляют. Аликвотную часть анализируемого раствора, содержащую 0,0005-0,4000 мг/л родия (III) в виде нитритного комплекса, помещают в электрохимическую ячейку прибора, содержащую 0,02 мл концентрированной муравьиной кислоты в 10 мл бидистиллята и погружают электроды. В качестве индикаторного электрода используют ртутно-пленочный; в качестве вспомогательного и электрода сравнения - хлоридсеребряные. В начале проводят накопление родия на индикаторном электроде при потенциале -0,8 В в течение 120 с. Затем при линейно увеличивающемся потенциале от 0,1 до 0,5 В выделившийся родий анодно окисляют:

Скорость развертки потенциала 50 мВ/с. Анализ проводят одновременно в трех параллелях с регистрацией вольтамперных кривых. Завершается анализ компьютерной обработкой результатов. По высоте пика вольтамперограммы анодного окисления родия, выделившегося на катоде непосредственно из нитритного раствора судят о содержании в нем родия. При необходимости анализа растворов хлоридного комплекса Rh (III) - [RhCl₆]^3- предложенным методом его переводят в нитритный [Rh(NO₂)₆]^3- добавлением раствора NaNO₂ (1%).

Предлагаемый способ пригоден для определения остаточной концентрации [Rh(NO₂)₆]^3- в производственных растворах аффинажного производства.

Данные вольтамперометрического определения родия в стандартных растворах [Rh(NO₂)₆]^3- различной концентрации приведены в таблице.

Результаты вольтамперометрического определения Rh (III) в растворе его нитритного комплекса при pH 3-4 (n=3, параметры развертки 0,1-0,5 В, скорость развертки 50 мВ/с) Введено Rh(III), мг/л Определено Rh (III), мг/л С _Rh(III), мг/л Погрешность, % 1 2 3 0,4000 0,449 0,380 0,401 0,4100 2,5 0,3000 0,252 0,298 0,285 0,2780 11,2 0,2000 0,199 0,198 0,259 0,2170 8,5 0,1000 0,0978 0,0991 0,0983 0,9800 1,6 0,0100 0,0100 0,0112 0,0104 0,1050 5,3 0,0010 0,0012 0,0011 0,0009 0,0011 10,0 0,0005 0,0006 0,0004 0,0007 0,0006 11,1

Приведенные примеры подтверждают пригодность предлагаемого способа определения Rh (III) из раствора его нитритного комплекса в интервале концентраций 0,0005-0,4000 мг/л.

В результате проведенных нами исследований установлено, что в нитритных средах диапазон анализируемых содержаний родия расширяется: на порядок как в области низких, так и высоких содержаний, то есть предлагаемый нами метод чувствительнее по сравнению с прототипом.

Способ инверсионно-вольтамперометрического определения родия в нитритной среде относится к аналитической химии платиновых металлов. Определение родия (III) из анализируемого раствора нитритного комплекса включает его электрохимическое восстановление до металла на ртутно-пленочном электроде и последующее электрохимическое растворение восстановленного родия с регистрацией вольтамперной кривой. Концентрацию родия (III) в нитритном растворе определяют по величине анодного пика электрохимического окисления предварительно восстановленного родия. В качестве фонового электролита используют муравьиную кислоту. Электрохимическое растворение восстановленного родия проводят при изменении потенциала рабочего ртутно-пленочного электрода со скоростью 50 мВ/с и регистрируют вольтамперную кривую. Аналитическим сигналом родия является высота анодного пика электрохимического растворения. Изобретение позволяет определять родий из раствора его нитритного комплекса в интервале концентраций 0,0005-0,4000 мг/л. 1 табл.

Способ инверсионно-вольтамперометрического определения родия, включающий приготовление раствора родия (III), отличающийся тем, что его переводят в нитритное соединение и концентрацию родия (III) в нитритном растворе определяют по величине анодного пика электрохимического растворения родия в присутствии фонового электролита муравьиной кислоты (рН 3-4) при развертке потенциала ртутно-пленочного электрода от 0,1 до 0,5 В.