Способ выделения кислорода из твердых неорганических веществ Советский патент 1984 года по МПК G01N1/44 G01N1/42 G01N25/12 

Изобретение относится к неорганической и аналитической химии, к способам подготовки проб для количественного химического анализа и может быть использовано при проведении физи.ко-химических исследований в облас ти изотопной геологии. Известен способ выделения кислоро да из карбонатов в виде С02 при взаи модействии их с хлоридами некоторых металлов - , SnCDz ClJ. Однако эта реакция сопровождается образованием побочных продуктов, очистка от которых представляет знач тельные трудности. Кроме того, работ с хлоридами тяжелых металлов осложне на их гигроскопичностью и ядовитость и поэтому требует специальных мер за щиты . Известен способ вьщеления кислоро да из оксидов путем восстановления их водородом с выделением воды, из которой кислород.тем или иным способом переводится в Оу или СО Г2. Однако данный способ характеризуется трудоемкостью, в результате воз растает ошибка в определении изотопного состава и, кроме того, способ . небезопасен. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемо му результату является способ вьщеления кислорода из неорганических веществ в форме Og, заключающ1- йся в том, что проводят реакцию взаимодействия кислородсодержащего вещества с фторирующими агентами - фторидами ксенона. Процесс осуществляют в никелевом реакторе при 300-500°С. Изотопньш состав кислорода определяют масс-спектрометрическим измерением СЗ. Однако известный способ длителен и ослрх нен применением .редких и дефицитных реактивов, использованием уста новок, выполненных из чистого никеля и соблюдением особых мер безопасности Кроме того, работа с молекулярным кис лородом требует особо тщательной герметизации и.глубокого вакуумирования (с предельным давлением 10 Па) установок. Поэтому более приемлемым для масс-спектрометрического определения изотопного состава кислорода является анализ его в форме COj. Цель изобретения - сокращение времени вьщеления, упрощение способа и обеспечение безопасности работы при сохранении точности. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу вьщеления кислорода из твердых неорганических веществ путем проведения реакции взаимодействия с галогенсодержащим соединением, вьщеление кислорода осуществляют в форме COg, а в качестве галогенсодержащего соединения используют гидрохлорид или гидробромид гуанидина. Предлагаемый способ основан на ряде последовательных реакций между гидрогалогенидами гуанидина и кислородсодержащим веществом, в результате которых происходит вьщеление COj иКН., и может быть применен для анализа оксидов, карбонатов, сульфатов, фосфатов, арсенатов и т.п. Способ осуществляют следуюи м образом. В чистую сухую стеклянную ампулу вносят навеску, гидрогалогенида гуани дина, взятого с 3-5-тикратным избытком относительно расчетногодля данного вещества количества, и навеску кислородсодержащего вещества (5-15 мг). Далее ампулу с содержимым сушат в сущйльном шкафу при атмосферйом давлении и температуре 120i2°C в течение 3 ч (количество одновременно высущиваемьрс ампул ограничено только объемом сушильного шкафа). Высушенную ампулу вакуумируют при давлении около 4 Па, запаивают и помещают в печь на мин при 30015°С (количество ампул, помещаемых в печь, определяется только об.ъемом последней). Прогретую ампулу вскрывают в вакуумной установке (давление около 310 мм рт. ст. (4 Па), где после повторного прогрева при AOOilO C в течение 10 мин вьзделяется СОд, который очищают от сопутствующих продуктов серной кислотой и охладительнь1ми смесями ((65-70)°C) и вымораживают жидким азотом в калиброванный объем (25 см), присоединенный к маномет1 у, по показаниям которого расчитывают количество вьщелившегося кислорода. После определения количества СО перемораживают в ампулу, отпаивают и передают на масс-спектрометр для изотопного анализа. Пример 1. В качестве образца берут навеску СаСО, (6 мг), являющегося внутренним стандартом по кислороду в Геологическом институте АН СССР со значением 0 19,5%

31

(относительно стандарта SMOW) и содержанием кислорода 2,88 мг. Для COj, вьделенного по приведенной технологии, получены значения rfO +19,2%. и содержание кислорода 2,85 мг, что составляет,99% полноты выхода. Аналогичные измерения выполнены для внутренних стандартов ВНИИЯГГ со значением 0 +16,3%.. Получено do +16,0% с полнотой выхода 99,5%, для исландского шпата (США) со значением УОв +21,3% получено ,6% .

Пример2. В качестве образца берут навеску Ye20 (16 мг), являющегося внутренним стандартом по кислороду в лаборатории отдела геохимии изотопов и радиогеохронологии ИГФМ АН Украинской ССР со значением (SO -0,3% (относительно стандарта SMOW) и содержанием кислорода 4,80 мг.

Проводят вьщеление СО по описанной технологической схеме. Получено значение iO -0,2% и содержание кислорода 4,75 мг, что составляет 98,9% выхода.

Примерз. В качестве образца берут навеску BaSO (15 мг), являющегося стандартным образцом ГЕОХИ АН СССР со значением SO +8,5% (относительно стандарта SMOW H содержанием кислорода 4,12 мг .Получено значение SO +8,7% () и содержание кислорода 4,05 мг, что составляет 98,3% выхода. Как следует из приведенных примеров, расхож22604

дения в определении 0 по предлагаемому способу не превышают собственной ошибки масс-спектрометричеЬких измерений .

С учетом всех вспомогательных oneраций, включая измерение на массспектрометре, предлагаемый способ поз. воляет сократить время определения изотопного состава одного образца в 2-2,5 раза за счет того, что реакцию ведут в изолированной стеклянной ампуле и среднее время для одного образца уменьшается пропорционально количеству одновременно прогреваемых ампул. Если по известному способу прогрев реактора занимает в среднем 60 мин, то прогрев в печи 18 ампул в течение 90 мин в пересчете на 1 ампулу дает вьмгрыш во времени и занимает 5 мин. Кроме этого, сокращение времени анализа происходит и за счет снижения времени откачкидо получения соответствующего способу вакуума.

Предлагаемый способ вьщеления кислорода для последующего изотопного анализа является более выгодным и целесообразным, отличается от известных экономичностью, технологической простотой и высокой точностью вьщеления . Он не требует специальных реакторов, установления высокого вакуума и дефицитных реактивов и, кроме того, значительно сокращает время анализа одного образца, что является существенным преимуществом при большом числе определений изотопного состава в геохимических исследованиях.

СПОСОБ ВЬЩЕЛЕНИЯ КИСЛОРОДА ИЗ ТВЕРДЫХ НЕОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ реакцией взаимодействия с галогенсодержащим соединением и:последующим масс-спектрометричес ким из мер ением изотопного бостава, отличающий с я тем, что, с целью сокраще ния времени вьщеления, упрощения способа, обеспечения безопасности работы при сохранении точности, вьщеление кислорода ведут в форме СО, а в качестве галогенсодержащего соединения используют гидрохлорид или гидробромид гуаниди Га. §