Инверсионно-вольтамперометрический способ определения осмия в природных и промышленных объектах Советский патент 1992 года по МПК G01N27/48 

Изобретение относится к аналитической химии, в частности к анализу объектов способом инверсионной вольтамперомет- рии, и может быть использовано для определения содержания осмия в растворах и сплавах.

Для определения осмия предложено большое число спектрофотометрических методов (СФ), использующих широкий круг реагентов, в основном органических. Из неорганических соединений используют рода- ниды щелочных металлов и аммония.

Так же, как и все другие известные методы, спектрофотомет рический метод не позволяет определять осмий в присутствии всех сопутствующих ему элементов платиновой группы, и поэтому обычно его отделяют в виде Os04 дистилляцией, либо путем избирательной экстракции.

Интервал определяемых содержаний 10-0,001 мкг/мл или от 1 до .

Наиболее близким по своей технической сущности к изобретению является ин- версионно-вольтамперометрический (ИВ) способ определения содержания осмия в промышленных объектах. Этот способ основан на регистрации тока электроокисления осадка осмия, предварительно электро 4

Јь

о

Ю 00

ел

осажденного из анализируемого раствора на графитовой электрод. Требуется предварительная стадия разрушения анализируемого образца путем окислительного сплавления с целью переведения анализируемого образца в раствор, так как определению осмия ИВ способом мешают многие ионы (Си, NI, все платиновые металлы и др,). Осмий отделяется от других компонентов анализируемой пробы методом дистилляции.

Дистилляция проводится из сернокислых растворов в присутствии различных окислителей в течение 1 ч. Поглощение летучей OsO4 проводится раствором 0,01 М муравьиной кислоты. Этот раствор одновременно является фоном для ИВ определения осмия. Для этого в анализируемый раствор опускаются графитовый (рабочий) электрод и электрод сравнения - каломельный. Задается потенциал электронакопления осмия -0,2 В, и в течение определенного времени происходит электролиз исследуемого раствора. После этого задается анодное направление изменения потенциала и снимается вольтамперная кривая электроокисления осадка.

Недостатком известных способов является то, что определению осмия мешает наличие в анализируемом растворе других платиновых металлов, серебра, золота, а также многих неблагородных металлов: меди, никеля, железа и др.. При этом способ отличается недостаточно широким интервалом определяемых содержаний, большой трудоемкостью анализа в связи с необходимостью и сложностью отделения осмия от других компонентов раствора и невозможностью анализировать образцы без их разрушения.

Целью изобретения является упрощение определения осмия.

Поставленная цель достигается тем, что определение осмия в природных и промышленных объектах осуществляется путем электронакопления осадка осмия при потенциале электролиза ,0 В на поверхность графитового электрода или введения пробы, содержащей металлический осмий, в состав электроактивного электрода с последующим электроокислением осмия в кислой среде в присутствии 10 -30% перекиси водорода с фиксированием на анодной поляризационной кривой обратного пика (катодного), по которому судят о концентрации осмия в анализируемом объекте.

Таким образом, новым в способе является то, что процесс окисления осадка осмия

или сплавов на его основе осуществляют в кислой среде в присутствии перекиси водорода. Как и в методе ИВ, для определения осмия из раствора необходима стадия

предварительного электроосаждения. Однако, в отличие от метода ИВ, в предлагаемом нами методе оптимальным потенциалом электронакопления является ЕМЗ.О В. Это более положительное значение

потенциала электролиза (в ИВ ,2 В), что позволяет полностью исключить влияние всех неблагородных элементов раствора, так как они в этих условиях не накапливаются на электроде и не мешают определению

при любых их содержаниях в растворе,

Формирование обратного пика связано с протеканием следующих электрохимических реакций. При протекании анодного процесса электроокисления осмия в присутствии перекиси образуется кислород

Os-4e 4H202 Os02(Te)+2H20+202. (1)

Образовавшийся кислород в кислой среде формирует обратный пик в соответствии с электрохимической реакцией

202+4Н++4е 2Н2О2,

(2)

Стандартный потенциал такого процесса ,68 В отн. в. э.0,44 В отн.н.к.э. Образовавшийся в результате реакции (1) Оз02(тв) химически окисляется перекисью водорода до ОзОфд) по реакции

OsO2+2H202 Os04+2H20,(3)

В результате суммы трех процессов происходит электроокисление осмия с поверхности графитового электрода и фиксируется полярографическая кривая, приведенная на чертеже. Ток обратного пика пропорционален количеству осмия в осадке на поверхности электрода или количеству осмия в сплаве, используемом в качестве электрода. Так как реакция (I) является специфической только для осмия, то определению осмия по предлагаемому способу не мешают любые количества других платиновых металлов. Ток обратного пика сильно зависит от концентрации перекиси водорода. С увеличением концентрации перекиси водорода ток обратного пика увеличивается. Этот факт

позволяет расширить интервал определяемых содержаний осмия. Используя 30% перекись водорода, можно олализи- ровать бедные по содержанию осмия продукты (10 - 10 %). Уменьшая концентрацию перекиси, можно анрпизировать богатые по содержанию осмия продукты (104- 100%).

П р и м е р 1. Навеску пробы КП-31 массой 1 г помещают в тигель из стекло- углерода или корунда и обжигают в му- фельной печи при 350-400°С в течение 1 ч. Охлажденную пробу смешивают с 4-кратным избытком перекиси натрия, медленно повышая температуру до 400°С, спекают в муфеле и выдерживают при этой температу- ре 30-40 мин.

Охлажденный плав выщелачивают 10 мл 0.1 М раствора H2S04. Раствор переносят из тигля в стаканчик для полярографирования. Добавляют 0.1 мл 30%-ного НаОа и опреде- ляют осмий методом ИВ. Условия определения: потенциал электролиза 0,0 В; время электролиза 1 мин; потенциал обратного пика 0.4 - 0,5 В, скорость изменения потенциала 50 мВ/с. Вводят стандартную добав- ку осмия (VIII) и вновь полярографируют раствор. Расчет содержания осмия проводят методом добавок по формуле

держание осмия в дистилляте оценивалось методом добавок стандартного раствора и рассчитывалось по формуле.

Определение осмия методом ИВ в КП- 5 непосредственно после выщелачивания плава водой не удалось. Мешает значительное по сравнению с осмием содержание серебра. Однако проведено такое определение после выщелачивания плава 1 М HCI, когда большая часть серебра выпадает в осадок и не мешает определению осмия.

В результате анализа СО методом ИВ с отделением серебра в виде AgCI и последующим полярографированием раствора в присутствии 0,8 М На02 получают Cos (2,5±0,1)-10 %, определяют осмий в КП-5 методом 0В после дистилляции добавлением в раствор 0,01 М муравьиной кислоты. При полярографировании раствор содержал 0,8 М N262. Содержание осмия в СО

Cos(2,5±0,3)-10-4%.

Изобретение относится к аналитической химии, в частности к анализу объектов способом инверсионной вольтамперомет- рии, и может быть использовано для определения содержания осмия в растворах и сплавах, Сущность способа заключается в инверсионно-вольтамперометрическом определении содержания осмия в природных и промышленных объектах путем электроосаждения осмия на поверхность графитового электрода или введения осмия в угольно-пастовый электрод с последующим электроокислением осадка в кислых средах в присутствии перекиси водорода

Сх

Ппр Сд Уд

( пд - hnp ) m

где Сх - содержание осмия 8 1 г анализируемого обьекта, г;

Сд - концентрация стандартного раствора, г/мл;

Уд - объем добавки стандартного раствора, мл;

hnp - высота пика в пробе, мм;

пд - высота пика после добавки стандартного раствора, мм;

m - навеска анализируемой пробы, г.

П р и м е р 2. Анализ объектов, содержащих большие количества серебра. В качестве объекта анализа был выбран стандартный образец (СО) платинового концентрата КП-5. Характеристика образца приведена в таблице.

Данный платиновый концентрат отличается повышенным содержанием серебра (65-80%). Провести определение содержания осмия известным методом не удалось, потому что при дистилляции Os04 в перегонную колбу попадает значительное количество серебра, маскирующего анодный пик осмия. При введении в анализируемую пробу (0,01 М муравьиная кислота), полученную после дистилляции Os04 из раствора КП-5, перекиси водорода (Сна О2 U6 M) определение осмия становится возможным методом ИВ, т.е. по обратному пику. СоСледовательно, по сравнению с известным способом определению осмия методов ИВ по обратному пику не мешают любые количества платиновых металлов, а также неблагородные металлы. Большие количества серебра мешают определению. Расши- р яется интервал определяемых содержаний до 100% против . увепичи- вается экспрессность аналитического определения в 10 раз, повышается точность

определения, так как не нужны операции отделения осмия от платиновых и неблагородных элементов.

Формула изобретения

Инверсионно-вольтамперометрическ ий способ определения осмия в природных и промышленных объектах путем электроосаждения осмия на поверхность графитового электрода или введения пробы в состав

угольно-пастового электрода с последующим электроокислением осадка осмия в кислой среде, отличающийся тем, что, с целью упрощения определения, электровосстановление осмия проводят при потенциале электролиза в интервале от +0.05 до -0,05 В в присутствии 10 - 30% перекиси водорода с последующим фиксированием на анодной поляризационной кривой обратного пика катодного восстановления

кислорода, по которому судят о концентрации осмия в анализируемом объекте.

1.3 f,O G8 O,6 0,4 0,2 О O,2 B,B