СПОСОБ ИНВЕРСИОННО-ВОЛЬТАМПЕРОМЕТРИЧЕСКОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИРИДИЯ В НИТРИТНОЙ СРЕДЕ Российский патент 2011 года по МПК G01N27/48 

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

В настоящее время известен 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, T.XXXVII, №12 - С.2217]. Недостатками данного способа являются сложность, длительность и трудоемкость.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является способ определения иридия в водных растворах методом инверсионной вольтамперометрии [Стукалов С.А. Определение иридия в водных растворах методом инверсионной вольтамперометрии. / С.А.Стукалов, Л.В.Фомина, В.А.Батенков, Т.В.Стукалова // Известия Алтайского государственного университета. Ж. теоретических и прикладных исследований. Химия. - 2002, №3 - С.37-41].

В основе вольтамперометрического определения иридия (III, IV) лежат вольтамперограммы растворов хлоридных комплексов (C_Ir=50 мг/л), полученные после катодного накопления иридия на золотографитовом или графитовом электроде в течение 60 с при потенциале -0.7 В. Кривая при развертке потенциала из катодной в анодную область регистрируется в диапазоне потенциалов от -0.7 до +0.6 В. При потенциале +0.3 В (относительно хлорсеребряного электрода) наблюдается пик силы тока, соответствующий окислению адсорбированных при накоплении на электроде комплексов иридия в низших степенях окисления. Диапазон определяемых концентраций иридия составляет 10-100 мг/л (0.01-0.1 мг/мл).

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

Недостатками данного способа являются невысокая чувствительность, длительность и трудоемкость.

Техническим результатом предлагаемого способа является инверсионно-вольтамперометрическое определение иридия (III) непосредственно в растворе его нитритного комплекса без предварительной подготовки, обеспечивающее сокращение продолжительности анализа, увеличение (на порядок) чувствительности, что в анализе бедных растворов благородных металлов является определяющим.

Технический результат достигается тем, что в способе инверсионно-вольтамперометрического определения иридия в нитритной среде, включающем приготовление раствора иридия (III) и определение его концентрации, новым является то, что определение иридия (III) проводят из раствора его нитритного комплекса и концентрацию определяют по величине анодного пика электрохимического растворения иридия в присутствии фонового электролита муравьиной кислоты (рН=3-4) при развертке потенциала ртутно-пленочного или угольного электрода от 0.1 до 1.0 В.

Используемая система дает аналитический сигнал иона - гексанитроиридита без предварительного переведения его в хлороиридат, потенциал пика на результирующей полярографической кривой характеризует природу вещества, а его высота -концентрацию иридия в растворе его нитритного комплекса.

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

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

Сущность способа заключается в использовании варианта инверсионной вольтамперометрии, включающего стадию предварительного накопления иридия на поверхности электрода и проведение аналитического определения на анализаторе вольтамперометрическом ТА-4 ООО «НПП Томьаналит» с применением трехэлектродной ячейки: рабочие электроды - ртутно-пленочный и угольный; вспомогательный и электрод сравнения - хлорсеребряные. Анализатор позволяет определять концентрацию иридия (III) непосредственно в нитритной среде, характерной для растворов аффинажного производства, без предварительной подготовки пробы.

Предлагаемый способ инверсионно-вольтамперометрического определения иридия (III) в нитритной среде реализован следующим образом.

Исходный раствор иридия (III) с концентрацией 2 мг/л последовательно разбавляют. Аликвотную часть анализируемого раствора, содержащую 0.0005-1.500 мг/л иридия (III) в виде нитритного комплекса, помещают в электрохимическую ячейку прибора, содержащую 0,05 мл концентрированной муравьиной кислоты в 10 мл бидистиллированной воды, и погружают электроды. В качестве индикаторного электрода используют ртутно-пленочный или угольный; в качестве вспомогательного и электрода сравнения - хлорсеребряные. Вначале в течение 120 с проводят накопление иридия на индикаторном электроде при потенциале -0.7 В. Затем при линейно увеличивающемся потенциале от 0.1 до 0.7 В выделившийся иридий анодно окисляют:

Скорость развертки потенциала 50 мВ/с. Регистрацию вольт-амперных кривых проводят одновременно в трех параллелях. Завершается анализ компьютерной обработкой результатов. По высоте пика вольтамперограммы анодного окисления иридия, выделившегося на катоде непосредственно из анализируемого нитритного раствора, судят о содержании в нем иридия (III). При необходимости анализа предложенным способом растворов хлоридного комплекса иридия его переводят в нитритный добавлением 1% раствора NaNO₂.

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

Данные вольтамперомертического определения иридия с двумя типами электродов в стандартном растворе [Ir(NO₂)₆]^3- различной концентрации приведены в таблице 1.

Таблица 1 Результаты вольтамперометрического определения микроколичеств иридия (III) в растворе его нитритного комплекса (n=3, P=0.95, рН=3-4, параметры развертки 0.1-1.0 В, скорость развертки 50 мВ/с) Электрод Введено Ir (III), мг/л Найдено Ir (III), мг/л Δ, % Ртутно-пленочный 0.1000 0.1008 0.8 0.0100 0.0107 2.5 0.0010 0.0011 5.0 0.0005 0.0005 0 Угольный 1.5000 1.5168 1 1.0000 1.0010 1.5 0.1000 0.1001 0 0.0100 0.0102 1.5 0.0010 0.0010 5

Приведенные примеры подтверждают пригодность предлагаемого способа определения иридия (III) из раствора его нитритного комплекса в интервале концентраций 0.0005-1.5 мг/л. По диапазону определяемых концентраций иридия исследуемые электроды дополняют друг друга, расширяя данный диапазон. Для ртутно-пленочного электрода данный диапазон составляет 0.0005-0.1000 мг/л, для угольного - 0.0010-1.5000 мг/л.

В результате проведенных нами исследований установлено, что диапазон определяемых концентраций иридия (III) в нитритной среде с использованием угольного электрода на порядок больше, чем для ртутно-пленочного, но последний более чувствителен при определении микроконцентраций иридия. Присутствие в анализируемом растворе посторонних ионов (некоторых благородных и цветных металлов) не сказывается на результатах определения иридия.

Изобретение относится к аналитической химии платиновых металлов. Сущность изобретения: способ инверсионно-вольтамперометрического определения иридия в нитритной среде включает его электрохимическое восстановление до металла на ртутно-пленочном или угольном электроде и последующее электрохимическое растворение восстановленного иридия с регистрацией вольт-амперной кривой. Концентрацию иридия (III) в нитритном растворе определяют по величине анодного пика электрохимического растворения предварительно восстановленного иридия. В качестве фонового электролита используют муравьиную кислоту. Электрохимическое растворение восстановленного иридия проводят при изменении потенциала рабочего ртутно-пленочного или угольного электрода со скоростью 50 мВ/с и регистрируют вольт-амперную кривую. Для ртутно-пленочного электрода диапазон определяемых концентраций иридия (III) составляет 0.0005-0.1000 мг/л, для угольного - 0.0010-1.5000 мг/л. Аналитическим сигналом иридия является высота анодного пика электрохимического растворения Ir (0) на вольт-амперной кривой в области потенциалов от 0.1 до 1.0 В. Изобретение позволяет определять иридий (III) из раствора его нитритного комплекса в интервале концентраций 0.0005-1.5000 мг/л без предварительной подготовки, с высокой чувствительностью при сокращении продолжительности анализа. 1 табл.

Способ инверсионно-вольтамперометрического определения иридия в нитритной среде, включающий приготовление раствора иридия (III) и определение его концентрации, отличающийся тем, что определение иридия (III) проводят из раствора его нитритного комплекса и концентрацию определяют по величине анодного пика электрохимического растворения иридия в присутствии фонового электролита муравьиной кислоты (рН 3-4) при развертке потенциала ртутно-пленочного или угольного электрода от 0,1 до 1,0 В.