Способ микродиффузионного выделения иода из иодсодержащих материалов Советский патент 1993 года по МПК C01B7/14 G01N31/22 

Изобретение,, относится к аналитической химии иода и может быть использовано при определении последнего в почвах, горных породах, золе растений и других обьек- тах геохимических исследований, содержащих иод в микро- и субмикрограм- мовых количествах.

Цель изобретения - количественное выделение микро- и субмикрограммовых количеств иода.

Поставленная цель достигается способом, заключающимся в том, что навеску анализируемой пробы обрабатывают при температуре 90- 110°С концентрированной серной кислотой с поглощением выделяющегося при этом элементного иода смесью карбоната и арсенита натрия. После растворения поглощающей смеси в ней определяют иод каталитически по реакции между церием (IV) и мышьяком (III).

Отличие способа состоит в том, что процесс выделения иода проводят при температуре 90 - 110°С, навеску исследуемого вещества обрабатывают концентрированной серной кислотой, а для поглощения выделяющегося элементного иода используют смесь карбоната и арсенита натрия.

При обработке геохимических проб концентрированной серной кислотой при температуре 90 - 110°С содержащиеся в пробе иодид-ионы окисляются до элементного иода, диффундирующего в смесь карбоната натрия с арсенитом натрия, добавляемым для переведения свободного иода в иодид-ионы. В нейтрализованном растворе поглощающей смеси иод определяют кинетически по цереарсенитной реакции с пределом обнаружения 0,02 мкг иода в анализируемом объеме.

При разработке способа микродиффузионного выделения иода и определении последнего по реакции Ce(IV) - As(lll) использовали следующие реактивы: 1. Серная кислота H2S04 концентрированная d1,84 и

о

СдЭ

ы

12,5 н. 2. Соляная кислота НС, разбавленная 1:1.3. Смесь натрия углекислого с арсе- нитом натрия. 100 г безводного тщательно перемешивают с 0,85 г Ма2НАзОз и растирают в фарфоровой ступке. 4. Церий сернокислый (IV) 0,009 н раствор. 3,64 г Се(50ф -4H2Q растворяют в 1 л 0,5 н серной кислоты. 5. Соль Мора, 0,01 н раствор. 3,92 г РеЗО МНфЗСм -6Н20 растворяют в 1 л Н23См(1:10). 6. Вспомогательный раствор. Навеску 20 г содово-арсенитной смеси (см. пункт 3) растворяют в минимальном объеме воды, осторожно.нейтрализуют соляной кислотой 1:1, добавляют 40 мл 12,5 р раствора HaSCM и доводят объем водой до 0,5 л. 7. Растворы йодистого калия, содержащие 100,10 и 1 мкг I в мл. Исходный раствор приготовляют растворением 0,130.8 г К в 1 л воды. 8. Ферроин (фере-о-фенантролин). 1.49 г о-фенантроли- на и 0,71. г. FeSO/f-7 H20 растворяют в 100 мл воды.

Для выделения иода использовали микродиффузионную ячейку диаметром 35 мм.. Для нагревания служила инфракрасная лампа мощностью 300 вт, укрепленная на высоте 20 см от поверхности стола, При этом температура в зоне освещения находится в пределах 90 - 110°С. Растворы при определении иода термостатировали ц кристаллизаторе с водой, постоя иную температуру которой поддерживали с помощью термостата УТ-15.

При микродиффузионном выделении иода поступают следующим образом. Во внутреннюю выноснуючашку помещают навеску исследуемого материала, а в чашку с вогнутым дном насыпают 1 г содово-арсенитной смеси, распределяя ее равномерно по периферии. Устанавливают чашку с пробой на плоскости, образованной вогнутой частью дна, .приливают в нее 1 мл серной кислоты плотностью 1,84 и закрывают сферической крышкой, вдавливая ее края в содово-арсенитную смесь. Ячейку нагревают инфракрасной лампой (90 - 110°С) в течение заданного времени. По окончании процесса выделения поглощающую смесь переносят в коническую колбу, растворяют в минимальном объеме воды и после нейтрализации и подкисления раствора определяют иод цереарсенитным методом.

В табл. 1 представлена кинетика микродиффузионного выделения мода, введенного в количестве 0,2 мкг в виде стандартного раствора К. Для вытеснения иода использовали, как одну серную кислоту, так и серную кислоту с добавлением 0,2 г твердого бихромата калия (как в прототипе). При обработке одной серной кислотой достаточно полное выделение микроколичеств иода (около 90%) достигается за 50. минут, но с учетом некоторой неравномермости нагревания ячеек ПК лампой представляется целесообразным удлинить продолжительность нагрева до 90 минут,

Из данных табп.1 видно, что при введении бихромата калия выход иода не превы. шает 20% и практически не зависит от времени нагревания. Подобная реакция субмикрограммовых количеств иода на действие бихромата калия подтверждает предположение о преимущественном окислении

иодида в этих условия до нелетучего состояния, например, до иодата.

В табл. 2 представлена средняя, из двух определений степень микродиффузионного выделения разных содержаний иода при

нагревании И К лампой в течение 90 мин. Достаточно постоянная и высокая степень извлечения иода свидетельствует о применимости способа для анализа природных объектов, содержащих иод в форме иодида.

Ниже приведены конкретные примеры осуществления способа.

Выделение иода при его кинетическом определении в объектах окружающей среды, Пробу весом не более 100 мг насыпают в цилиндрическую стеклянную чашку диаметром около 2 см. Помещают чашку с навеской в центре микродиффузионной ячейки на плоскости, образованной вогнутой частыо дна. Предварительно в периферийной части ячейки равномерно распределяют по окружности 1 г смеси соды с арсенитом натрия. К пробе добавляют 1 мл серной кислоты плотностью 1,84 и немедленно

закрывают ячейку сферической крышкой, вдавливая ее края в содово-арсенитную смесь. Микродиффузионную ячейку с пробой помещают под ИК лампой, укрепленной на высоте около 20 см и выдерживают при

температуре 90 - 110°С не менее 1,5 ч. По истечении заданного срока вынимают чашку с пробой из ячейки, а содово-арсенитную смесь переносят в коническую колбу емкостью 100 мл и растворяют в 5 - 10 мл дис0 тиллированной воды. Раствор нейтрализуют соляной кислотой 1 : 1 по индикаторной бумаге, прибавляют 2 мл 12,5 н раствора серной кислоты и доводят водой до 25 мл. При содержании иода, превышаю5 щем 0,4 мкг, используют аликвоту полученного раствора, доводя ее объем до 25 мл вспомогательным раствором. К раствору прибавляют 5 мл 0,009 н раствора сульфата церия, перемешивают и помещают в кри суэллизатор с водой при 25° (заданную температуру поддерживают непрерывным пропусканием воды с помощью термостата УТ- 15). Точно через 40 мин останавливают каталитическую реакцию добавлением 5 мл .0,01 н раствора соли Мора. Избыток соли Мора оттитровывают по ферроину раствором Ce(SO)2 и по результатам титрования определяют содержание иода в анализируемом объеме с помощью калибровочного графика, построенного одновременно с анализируемыми растворами.

Для построения калибровочного графика в конические колбы объемом 100 мл помещают количества стандартного раствора KI, соответствующие 0,00; 0,05; 0,1; 0,2; 0,3 и 0,4 мкг иода, 25 мл вспомогательного раствора и поступают так же, как с анализиру- емыми пробами. По результатам титрования строят калибровочный график, откладывая по оси абсцисс содержание иода в мкг, а по оси ординат - объем раствора Ce(SO/})2 в мл, пошедший на титрование.

Полученные с применением предлагаемого способа результаты 6-тикратного оп- ределеиия иода представлены в табл.3.

Способ был испытан на разнообразных материалах, представляющих интерес для Современной геохимии. В их числе раство- римая природная соль, озоленный расти- тельный материал, пробы почвы и донных морских отложений. Последние аттестованы в качестве стандартных образцов (СО) состава Институтом океанологии АН СССР. Среди аттестованных содержаний отсутст- вуют данные о содержании галогенидов,

представляющие несомненный интерес для геохимиков и химиков-аналитиков.

Как видно из данных таблицы, относительная величина стандартного отклонения не превышает 10%, что удовлетворяет требованиям прикладной геохимии.

Преимуществами разработанного способа являются: Количественное выделение микро- и субмикрограммовых содержаний иода: степень микродиффузионного выделения иода возрастает от 13 - 20 до 90 - 95%.

Возможность выделения иода непосредственно из твердых проб.

Отсутствие помех от количественного преобладания в пробе других галогенидов, неизбежного в природных материалах.

Использование для поглощения сухого поглотителя, сохраняющегося без изменений длительное время.

Отсутствие необходимости герметизации ячейки с помощью вазелино-пэрафино- вой смазки, недопустимой при определении микрограммовых содержаний иода.

Формула изобретения

Способ микродиффузионного выделения иода из иодсодержащих материалов, включающий их обработку окислителем с последующим поглощением выделяющегося элементного иода, отличающийся тем, что, с целью количественного выделения микро- и субмикрограммовых-количеств иода, обработку ведут концентрированной серной кислотой при 90 - 100°С, а поглощение осуществляют смесью карбоната и ар- сенита натрия.

Изобретение относится к аналитической химии иода и может быть использовано для определения иода в объектах окружающей среды. Иод в элементном виде вытесняют из пробы обработкой концентрированной серной кислотой при температуре 90 -. 110°С с одновременным поглощением его смесью карбоната и арсенита натрия. После растворения смеси в дистиллированной воде иод определяют кинетическим методом по реакции Се (IV) - As(lll) 8 с. Изобретение позволяет количественно выделить микро- и субмик- рограммовые количества иода, степень выделения иода возрастает от 13-20 до 35 - 95%. 3 табл.

Та блица 1

Таблица 2

Таблица 3