Способ спектрофотометрического определения тантала ( @ ) Советский патент 1984 года по МПК C01G35/00 

Изобретение относится к области аналитической , а точнее, .к спектрофотометрическому определению тантала (V) в виде молибденотанталата основного красителя, и может быть эффективно использовано при анализе самых различньж танталсодержаиих объектов в геологии, метал. УРГии, при анализе особо чистых веществ и т.д,

В связи с расширением практического использования тантала, в особенности в металлургии, для получения особых сталей, содержащих сравнительно низкие количества тантала, возникает необходимость разработки высокочувствительных методов его определения и, в частности, спектрометрических методов, легко выполняеr iHX в заводских лабораториях, благодаря простоте . осуществления, и доступности требуемой аппаратуры Однако известные методы спектрофот.ометрического определения тантала малочувствительны.

Представляется перспективной возможность повышения чувствительности спектрофотометрического определения тантала с использованием реакции молибденотанталовдй гетерополикислоты с основным-1 красителями. Последняя до сих пор вообще не, исследована, а имеющиеся способы спектрофотометрического определения тантала с повышенной чувствительностью в основном включают использование основных красителей в качестве .реагентов на фторотаят алат-анисн или. исполь зов ание молибденовой сини, Ьбртсйующсйся при восстановлении молибденотанталовой кислоты (МТК) или молибденокремневотанталовой гетерополикислоты.

Известно спектрофотометрическое определение тантала, включающее перезедение тантала при 0,15 - 0,2 М и 30Q - и 5000-кратном избытке SiO| и MoO;.f соответственно в тройную молйбденокремневотанталовую гетереполикислоту, восстановление последней смесью SnCe, и N.H -HgSO в молибденовую синьги спектрофотометрирование полученного раствора при длине волны 730-750 нм .I

Ыедостаткам и способа являются низкая чувствительность определения л, ) узкие интервалы определяемьк количеств тантала (0,025 0,250 мг Та) и кислотности (Of 15 - 0,20 М необходимость использования восстановителей а также невозможность осущестэлення определения при более чем 5-кратном избытке ниобия.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является йпособ спектрофотометрического опр0де ления тантала (V) в вщ,е восстановлевко й формы МТК, вклзочающий переведение Та при рН 1,5 - 2,0 в присутствии 10 мл 1% в МТК, восстановление МТК введением 10 мл HjSO (1:1) к 1 мл -0,85 % SnC и спектрофотометрирование получен(joro раствора при 820 нм 2.

Недостатками известного способа являются низкая чувствительность определения ( мкг Та), узкие интервалы определяемых количеств тан0 тала (1 - 20 мкг) и оптимальной кислотности образования МТК (пН 1,5-2,0), малая устойчивость окраски восстановленной формы МТК (10 мин) и связан ная с этим плохая воспроизводимость 5 результатов, а также невозможность

определения Та при более чем 2О-кратном в молях избытке Nb,

Целью изобретения является повышение чувствительности и расширение инт€:рвала определяегФш количеств тантала.

Поставленная цель достигается тем, что к раствору МТК,полученной при рН 1,2 - 4,1, добавляют основной краситель - метиленовый голубой (МГ), отделяют полученный из растворов с рИ 0,4 0,7 продукт путем центрифугирования, растворяют в подкисленном ацетоне и фотометрируют полученный раствор.

Предпочтительно, с целью повышения избирательности определения тантала в присутствии ниобия , МТК получать при рН 3,5 - 4,1, Способ осуществляют следующим образом.В присутствии (1,8 - 8,5) 10 NajMoO, при рН 1,2 - .4,1 и 12-минутном выдерживании растворов получают МТК, которую с помощью основного красителя - МГ концентрацией (1,9 - 7,8) 10Ч М и рН 0,40 - 0,70 1тереводят в трехзамещенную соль твердофазный молибденотанталат .НГ, отде.ляемый центрифугированием. Полученный продукт растворяют в ацетоне, содержащем BM.-HNOg , и спектрофотометрируют. Определения Та осуществляют по интенсивности светопоглощения ацетонового раствора полученного продукта при 656 нм. Выход за указанные пределы нецелесообразен, так как приводит к искажению результ ат ОБ.

Из основных красителей используют МГ, метиленовыйLзеленый, Азур-1,

5 У йзур -И и толудиновый голубой. Наилучшие результаты получают при использовании МГ,

На фиг„ 1 изображена зависимость молярного коэффициента погашения О () ацетоновых растворов соединения от кислотности в момент образования МТК (рН нач ) г полученной . при Ctc(l/0Ю-ЗМ; 3,0 10 М; , 3,13-10 М; ,0,5 и 12-глинут5 ноМ вьщерживании растворов на фиг. 2 - зависимости растворов со динений МГ с МТК (кривая 1) и изополймолибдат-иойами (кривая 1 ) от кислотности в момент, их образования полученные при C|-yV l, О10 М; ,13-10 M; ,0 10-M; ,3; на фиг. 3 - зависимости растворов соединения МГ с МТК (кривая 1) и изополимолибдат-ионами (кривая 1 ) от концентрации молибда та натрия, полученные при ,0 10- М; Сд,г 3,13-10 М; рЛ.д 2 , 30 ; ,50; на фиг. 4 - зависимости S растворов соединений МГ с МТК (кривая 1) и изополимолибдат-ионами (кривая 1 ) от концентрации реагента-красителя г полученные при СУ(,, , 3,0-lO-5M; ,30; РН.,, 0,50; на фиг. 5 - зависимости кон оптической плотности растворов соед нения МГ. с. МТК от состава водной фа зы (изомолярные серии), полученные при - 3,0 «Ю-Зм; рНкац2,30;. рН онОЗО; , M.LOS (кривая 1) - 4,5; (кривая 2) - 9,0, ,1 см; л.),дд 0,000 ; на фиг. б зависимость значений относительного стандартного отклонения (Sr) от определяемых концентраций Та , полученная при рН „йч 2,30; рН «он 0,50; .Cft,,0-10-3M; Сд,,13-10-4м. В работе используютJ 5,0 исходный стандартный раствор Та, приготовленный растворением опреде/ленной навески металлического тантала (о.х.ч,) в-смеси кислот , HNOj и HF, денитрацией серной кислотой, получением сухих солей, растворением в 50 мл 12 М КОН (о.х.ч.) и разбавлением до 500 мл дистиллирован ной водой; 0,06 М раствор Т (ч.д.а.); 0,1 %-ный водный раствор МГ (ч.д.а.) .и ацетон (1.д.а Все растворы хранят в полиэтиленовой посуде. Оптическую плолность исследуемых ацетоновых растворов измеряют спект рофотометром СФ-4А, а равновесные значения рН соответствующих водных растворов - стеклянным электродом (потенциометр рН 340). Осадки соединения МГ-МТК отделяют центрифугирова нием (центрифуга ЦЛК-1). Как видно из приведенных фигур, дли получения соединения НГ-МТ опти мальными являются: рН раствора в момент образования МТК и МГ-МТК, равный 1,2 - 4,1 (фиг. 1) и 0,40 - 0,70 (фиг. 2) соответственно; (1,8 - б,5 10 М NaoMoO. (фиг. 3); (1,9 - 7,8 140 М МГ; (фиг. 4). Ацетоновые растворы соединения МГ-МТК, получен ные в указанных оптимальных условия характеризуются коэффициентом моляр ного погашения, равным 3,1-10 л . см-. Дальнейшее повышение концентраций компонентов нецелесо.образно, так как приводит к закютно му образованию изополимолибдатов МГ. Сни; ;ение концептрациП приводит к уменьшению выхода соединений МГ-МТК и, следовательно, к заниженным результатам, Соотношение МГ с МТК в исследуемом сое.циненин равно 3:1 (фиг, 5), Анализ этого соедиггення на содержание молибдена показал, что оно является производным МТК 8-й серии. При построении кривой фиг.. 6 для ках-одой концентрации Та были проведены 20 параллельных определений (). Согласно приведенным результатам, использование предлагаемого способа позволяет определять-от 0,05 мкг (при этом ,13) до 11 мкг ,Та /мл (,01), При концентрации мкг/мл значения соответствующ1.1Х ацетоновых растворов снижаштся вследствие неполного образования t соединения МГ-МТК. При концентрации ,05 мкг/мл воспроизводимость результатов заметно падает, по-видимo гy, вследствие затруднения процесса агрегации соединения МГ-МТК, C(,-j 0,012 мкг/мл, что было определено на основании результатов измеренигЧ оптической плотности 20 napcuiхолостых растворов, лельных по 3S - критерию. Определение в интерва,пе его концентраций 0,05 - 11 ;.-кг/мл при РН,,4 - 4,1 и в присутствии ilO мгк ЫЬ осуцествляется, как в случае чистых растворов . При одновременном наличии в растворе 10 - 100 мкг Nb, ввиду образования заметной мути ниобиевой кислоты, определение тантала проводится после предварительного центрифугирования растворов МТК до введения реагента красителя. Пример, 1 МП раствора тантала, содержащий 110 мкг Та, помещают в центрифужную пробирку, добавляют 0,5 мл 0,06 М раствора , вводят 1,8 мл 0,4 М HNOj, доводят объем водой до 5 мл, размешивают и выдерживают 12 мин для количественного образования МТК (рН раство-,. ра 1,2). Затем прибавляют 1,3 мл , 4 М HNOj, 1,0 мл 0,1 % МГ, объем доводят водой до 10 мл (рН раствора 0,40) и размешивают в течение 3 мин. Осадок соединения МГ-МТК отделяют двухминутным центрифугирова,нием, раствор декантируют, осадок в той же пробирке растворяют в 10 мл. ацетона, содержащих 2 мл 8 М HNO, и полученный раствор после разбавления в 4 раза спектрофотометрируют при , нм и ,1 см. Одновременно в тех же концентрационных услохолостойвиях проводят ( 0, 020) . Оптическая плотность

полученного раствора соединения МГ-МТК (4А) равна 0,465.

Тантал (vf определяют по предварительно полученному градуировочному графику. Найдено 110 Мкг тантала Sr составляет 0,010.

Примерз. 1,0 мл раствора тайтала, содержащий 30 мкг Та, и 1,0 мл раствора ниобия, содержащий 93 мкг Nb, помещают в центрифужную пробирку, добавляют 0,5 мл 0,06 М Na2MoO , вводят 2,0 мл 0,05 М НЫО , доводят объем водой до 5 мл, .размешивают и выдерживают 12 мин для количественного образования МТК (рН раствора 4,0). Затем прибавляют 1,0 4 М ШС , размешивают, центрифугируют и раствор отделяют декантацией с перенесением его в аналогичную центрифужную пробирку. Затем добавляю к нему 1 МП 0,1 % МГ, доводят объем водой до 10 мл (рН раство-. ра 0,55), размешивают втечение 3 мин. Осадок соединения IIT-MTK отделяют двухминутным центрифугированием, раствор декантируют, осадок в той же пробирке растворяют в 10 МП ацетона, содержащий 0,5 мл 8 М HNOg и полученный раствор спектрофотометрируют при нм и ,1 см. Одновременно в тех же концентрационных условиях проводят холостой опыт (Ajji, 0,025) . Опти ческая плотность полученного раствора соединения МГ-МТК (4А) равна 0,490, что соответствует количеству тантала, равному 0,52 мкг.

Таким образом, за счет сочетания молибденовотанталовой кислоты с основным красителем и использования .ацетоновых растворов соединения МГ-МТК предлагаемый способ обеспечивает:

высокую чувствительность спектрофотометрического определения тантала (f 3,110 л см-) в 20 раз превышающую чувствительность по известному способу;

широкий интервал определяемых количеств тантала (в диапазоне 0,05 11 мкг Та/мл);

расширение интервала оптимальной кислотности образования МТК от рН 1,2 до рН 4,1;

высокую избирательность по отношению к ниобию (V){N6 Та 200:1);

высокую воспроизводимость результатов;

простоту исполнения.

Благодаря высокой чувствительност способа его можно использовать при оценке чистоты химических реактивов и особо чистых веществ.

1. СПОСОБ СПЕКТРОФОТОМЕТРИЧЕСКОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТАНТАЛА (V) , включающий переведение его в молиб-денотанталовую кислоту в кислой среде, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности и расширения интервала определяемых количеств тантала, к раствору молибденотанталовой кислоты, получённЪй ;При рН 1,2-4,1, добавляют основной краситель - метиленовый голубой, отделяют полученный из растворов с рН 0,4 - 0,7 продукт путем центрифугирования, растворяют в подкисленном ацетоне и фотометрируют полученный раствор. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что, с целью повышения избирательности определенная тантала в присутствии ниобия , мол и б-С денотанталовую кислоту получают при (Л рН 3,5 - 4,1. )

0.1 0.3 0.5 О.7

Q9 Р, Фиг 2

CjHoOl 10,f1

РР Та (у), МЛ Р-Р МГ, vw

Зг 02

/21

0.05 O30(S5 О.ЫГ 2 фи&б

-О--О(1КГ,

68 10 СтаГ