Люминесцентный способ определения тербия с метилэтиловым эфиром сульфосалициловой кислоты Российский патент 2021 года по МПК G01N21/63 

Изобретение относится к аналитической химии, в частности к способам люминесцентного определения тербия, и может быть использовано для определения следовых количеств тербия при анализе высокочистых лантанидов.

Известны способы люминесцентного определения тербия в комплексе с органическими реагентами:

Патент РФ № 2412435 «Люминесцентный способ определения тербия». Изобретение относится к области аналитической химии - к способам люминесцентного определения тербия, и может быть использовано для определения следовых количеств тербия при анализе высококачественных лантанидов и в природных водах. В качестве комплексообразователя используется органический реагент (R) - дифениловый эфир сульфосалициловой кислоты (ДЭСК), и в раствор люминесцирующего комплексного соединения тербия с ДЭСК приливают поверхностно-активное вещество (ПАВ) - цетилпиридиний бромистый, в соотношениях Tb:K:ПАВ=1:2:13 и слабыми растворами аммиака и соляной кислоты создают рН=7,5±0,1. Достигается повышение точности, чувствительности и селективности анализа.

Патент РФ № 2194013 «Люминесцентный способ определения тербия». Изобретение относится к аналитической химии, в частности к способам люминесцентного определения тербия. Тербий переводят в люминесцирующее комплексное соединение с органическим реагентом (R) - метиловым эфиром S-(4-броманилидом) сульфосалициловой кислоты в присутствии катионного поверхностно-активного вещества (ПАВ) хлорида децилпиридиния. Соотношение Тb:R:ПАВ=1: 2: 13, рН 7,9±0,08. Способ отличается высокой селективностью и воспроизводимостью. Он позволяет одновременно определять Tb, Dy, Sm, Eu в оксидах лантаноидов.

Патент РФ № 2506569 «Люминесцентный способ определения тербия». Изобретение относится к области аналитической химии, а именно к способу люминесцентного определения тербия. Способ включает перевод тербия в люминесцирующее соединение с органическим реагентом. В качестве реагента используют 1,2-диоксибензол-3,5-дисульфокислоту (ДБСК) и в раствор люминесцирующего комплексного соединения тербия с ДБСК добавляют этилендиаминтетрауксусную кислоту (ЭДТА) в соотношении Тb:ДБСК:ЭДТА=1:1:1 при рН=12,0-13,0.

Недостатками предложенных способов являются - недостаточная чувствительность, селективность и устойчивость во времени стояния и облучения, а также высокая трудоемкость получения комплексного соединения и продолжительность анализа.

Задача, решаемая изобретением, заключается в снижении предела обнаружения, повышение устойчивости, чувствительности, селективности и снижение продолжительности анализа.

Результат достигается тем, что тербий переводят в люминесцирующее комплексное соединение с органическим реагентом (R) - метилэтиловым эфиром сульфосалициловой кислоты, соотношение Тb:R=1:1, при рН=7,0±0,1.

Предложенный способ позволяет определить тербий в оксидах РЗЭ, являющихся тушителями люминесценции (Eu, Er, Tm) с чувствительностью 10^-6 %, минуя стадию экстракции. Чувствительность определения тербия в оксидах остальных лантанидов составляет 10^-9 %, а также по сравнению с известным способом он позволяет одновременно определять Eu, Tb, Sm, Dy создавая оптимальные рН растворов, подбирая соответствующие участки спектра люминесценции и соотношения Ме:R, а также сократить продолжительность анализа.

Получаемое комплексное соединение тербия с органическим реагентом - метилэтиловым эфиром сульфосалициловой кислоты при облучении ультрафиолетовым светом ртутной лампы СВД-120А дает интенсивную люминесценцию зеленого цвета, устойчивую во времени стояния и облучения.

Пример 1.

Для получения растворов хлоридов лантанидов, их оксиды предварительно прокаливали в течение одного часа в муфельной печи при температуре 650-700°С и охлаждают в эксикаторе. Навеску оксидов лантанидов по расчетам их 10^-3 М концентраций обрабатывают соляной кислотой и Н₂О₂, а затем раствор выпаривают. Сухой остаток рездкоземельных элементов (РЗЭ) растворяют в дистиллированной воде. Растворы с меньшей концентрацией реагента готовили соответствующим разбавлением. Концентрацию стандартного раствора хлорида тербия контролировали комплексонометрическим методом. Титрование производили в присутствии уротропина, в качестве индикатора использовали арсеназо I. При определении содержания ионов тербия в оксидах РЗЭ на рабочих приборах ширина щели подбиралась небольшой и одинаковой при работе со стандартными образцами и анализируемыми растворами.

Раствор метилэтилового эфира сульфосалициловой кислоты 10^-3 М готовят соответствующим разбавлением концентрированного этанольного раствора. Кислотность среды создают добавлением водного раствора аммиака до рН 7,0±0,1. Измерение рН растворов проводят с помощью универсального иономера ЭВ-74 со стеклянными электродами, прокалиброванными по стандартным буферным растворам. Для определения содержания тербия в оксидах РЗЭ применяли метод добавок.

Люминесценцию возбуждали ультрафиолетовым светом ртутной лампы СВД-120А, находящейся в осветителе ОИ-18А, снабженном кварцевым конденсором и светофильтром УФС-1,2. Интенсивность люминесценции комплексов регистрировали при λ=543 нм. По величине пиков люминесценции растворов пробы и пробы с добавками рассчитывали содержание тербия в анализируемом образце. Приемником излучения служил фотоумножитель ФЭУ-79.

При добавлении к раствору тербия раствора метилэтиловым эфиром сульфосалициловой кислоты, установлении рН = 7,0±0,1 и облучении УФ-светом наблюдается свечение зеленого цвета, характерное для ионов тербия.

Пример 2.

Для получения растворов хлоридов лантанидов, их оксиды предварительно прокаливали в течение одного часа в муфельной печи при температуре 650-700°С и охлаждают в эксикаторе. Навеску оксидов лантанидов по расчетам их 10^-5 М концентраций обрабатывают соляной кислотой и Н₂О₂, а затем раствор выпаривают. Сухой остаток рездкоземельных элементов (РЗЭ) растворяют в дистиллированной воде. Растворы с меньшей концентрацией реагента готовили соответствующим разбавлением. Концентрацию стандартного раствора хлорида тербия контролировали комплексонометрическим методом. Титрование производили в присутствии уротропина, в качестве индикатора использовали арсеназо I. При определении содержания ионов тербия в оксидах РЗЭ на рабочих приборах ширина щели подбиралась небольшой и одинаковой при работе со стандартными образцами и анализируемыми растворами.

Раствор метилэтилового эфира сульфосалициловой кислоты 10^-5 М готовят соответствующим разбавлением концентрированного этанольного раствора. Кислотность среды создают добавлением водного раствора аммиака до рН 7,0±0,1. Измерение рН растворов проводят с помощью универсального иономера ЭВ-74 со стеклянными электродами, прокалиброванными по стандартным буферным растворам. Для определения содержания тербия в оксидах РЗЭ применяли метод добавок.

Люминесценцию возбуждали ультрафиолетовым светом ртутной лампы СВД-120А, находящейся в осветителе ОИ-18А, снабженном кварцевым конденсором и светофильтром УФС-1,2. Интенсивность люминесценции комплексов регистрировали при λ=543 нм. По величине пиков люминесценции растворов пробы и пробы с добавками рассчитывали содержание тербия в анализируемом образце. Приемником излучения служил фотоумножитель ФЭУ-79.

При добавлении к раствору тербия раствора метилэтиловым эфиром сульфосалициловой кислоты, установлении рН = 7,0±0,1 и облучении УФ-светом наблюдается свечение зеленого цвета, характерное для ионов тербия.

Было изучено соотношение компонентов в комплексе Tb: R методом изомолярных серий и ограниченно-логарифмически. Согласно полученным данным, соотношение компонентов в комплексе составляет Tb:R = 1:1.

Изучена зависимость I_люм комплекса тербия и реагента от рН раствора. Наибольшая интенсивность свечения раствора комплекса Tb:R наблюдается в интервале рН = 6,8 - 8,5 с максимумом при рН = 7,0±0,1.

Исследовано влияние концентрации реагента на I_люм раствора комплекса Tb:R. Для этого берут 0,5 мл 1⋅10^-3 М раствора Tb и 0,5∙10^-3 М раствора метилэтилового эфира сульфосалициловой кислоты при рН = 7,0±0,1. Согласно полученным данным I_люм раствора комплекса Tb с метилэтиловым эфиром сульфосалициловой кислоты возрастает до С_R = 1,0 мл 1⋅10^-3 М, а затем остается постоянной. Для растворов, содержащих 0,5 мл 1⋅10^-3 М Tb в V = 10 мл достаточным является добавление 0,5 мл 1⋅10^-3М раствора метилэтиловым эфиром сульфосалициловой кислоты.

В ходе исследования зависимости I_люм Tb с метилэтиловым эфиром сульфосалициловой кислоты в растворе от времени созревания и устойчивости при облучении УФ-светом установлено, что раствор комплекса через 20 мин достигает максимального свечения и устойчив до 2-х часов, а затем I_люм снижается. При облучении раствора комплекса Tb с ДЭСК I_люм снижается.

Технический результат, достигаемый изобретением: снижение предела обнаружения, повышение устойчивости, чувствительности и селективности люминесцентного способа определения тербия.

Использование: для люминесцентного определения тербия. Сущность изобретения заключается в том, что тербий переводят в люминесцирующее комплексное соединение с органическим реагентом (R) - метилэтиловый эфир сульфосалициловой кислоты. Соотношение Тb:R=1:1 при рН=7,0±0,1. Технический результат: обеспечение возможности определения тербия с высокой селективностью, точностью и воспроизводимостью, а также обеспечение возможности одновременно определять Tb, Dy, Sm, Eu в оксидах лантаноидов.

Люминесцентный способ определения тербия, включающий перевод его в люминесцирующее комплексное соединение с органическим реагентом (R), отличающийся тем, что в качестве органического реагента используют метилэтиловый эфир сульфосалициловой кислоты в соотношениях Тb:R=1:1 при рН=7,0±0,1.