Способ спектрофотометрического определения железа (ш) Советский патент 1980 года по МПК C01G49/00 G01N21/24 

Изобретение относится к аналитической химии и может быть использовано пр спектрофотометрическом определении желе за в различных сточных водах, рудах, солях, химических реактивах, в органических соединениях, полимерах. Известен способ спектрофотометрического определения железа ( Щ ) с использованием сульфосалициловой сислоты, которая образует с железом ( Iji) внутрикомплексные соединения в аммиачной к кислой среде. Предел обнаружения состав ляет 1 мкг/ мл l. Недостаток способа - невысокая избирательность, мешают медь, кобальт, никель, для маскирования меди используют цианид, Известен также способ с применением Тирона, реагирующего с железом ( Ш ) как в слабокислой (рН 4-5), так и щелочной (рН 9,5-10,5) средах 2. Недостаток способа -- неспехшфичность реакции, мешают медь, кобальт, никель. алюминий и др., для маскирования некоторых катионов прик еняют цианиды. Известен способ спектрюфотометрического определения железа (Ш ) с использoвaниe I алюмокрезона (хромоксан фиолетовый Р) взаимодействующего с железом с достаточно высокой чуБствите,пъ- ностью 0,О25 мкг/мл в слабокислой среде (рН 4,5-5,0) з. Недостаток способа - в 3-х кратных количествах мешают алюминий медь, галлий, скандий, шфконий, гафний, терий, ванадий. Основным недостатком широко рас- щхютраненных реагентов яштяется невысокая избирательность определения железа, особенно, в отношении сопутствующих катионов, алюминия, кобальта, никеля, меди. Известны реагенты, позволяющие в некоторой степени повысить избирательность определения железа по отношению к вышеназванным элементам. 37 Так, применение ди 2-эт11лгексилметю1 фсюфоната в присутствии .ионов позволяет зтроводить определе}ше железа .в присутствии больших количеств кобальта, юткеля, алюминия,. хрома, Однако, медь мешает определению. Кроме того, применение Э7сстракции значительно услож няет анализ. Продолжительность анали-, за 50-70 мин. Высокоиэбирательным реагентом для определения железа является реагент 1-фенил-2-метил-3-окси-4-пиридин 4J. Определению не мешают 5000-кратные количества кобальта, цинка, алюминия, марганца, никеля, кальция, кадМия,.. хрома, магния, свинца Однако, медЬ)Уран, молибден,тантал и некоторые анионы мешают определению. Наиболее близким по технической сущности к достигаемому результату является способ с применением 2-окси--6-метил-лиридин-3- арбоновой кислоты в качестве реагента 5j. Способ позволяет определять железо ( Ш ) в присутствии 40-«ратньг5С количеств меди, магния, кальция,, стронция, бария, шгака, кадмия, фтора, алюминия, ацетатов, цитратов, тар тратов, фосфатов. Не мешают определению железа 1ОО-«ратные количества нитратов хлоридов, бромидов, сульфатов; ные урана; 2О «ратные церия, молибдена, иридия, 14-гфатные вольфрама; 4-крат. ные оксалатов, комплексона Ц). Цепь изофетения ™ сокращение времв ни и увеличение иэбирателЬ1«зсти ощэеделения железа одновременно ко всем ос-, новным сопутствующш ионам меди, алюминию, шпселю, кобальту. СогласЕО предлагаемому способу в ка™ честве органического реагента иснользую 5 окси- енантрицон™1-1сарбоновую кислот содержащую новую функшюнально-аналИ тическую трутгаировку на ионы железа( Методика получения 5-окси-фенантри-дон-1-карбоновой кислоты состоит в еледукядем. К раствору, содержатaviy 10 г б-шггродифеновои кислоты в 200 мл ) водно-этанопьного раствора, добавз15пот 3 г хлористого аммония, нагревают до кипения и небольшими порция ми прибавляют 5 г порошка динка, кипЯ тят при интенсивном пep® лeшнвaнии 4О шш и фипыруют горячую реакщгон-. ную массу. Иа спиртового раствора вы двпяют 6,1 г 5-С1Кси фенантридон 1-.кар боновой raicnoTbi. Тшлпература плавления 285, (с разложением). 6.1 Цветная реакция с железом наблюается в илфоком шггервале кислотности Н 1,0™10,0 при этом в зависимости от онцентращш железа бесцветный раствор еагента становится розовым. Оптнмаль ая кислотность среды рН 0,1-0,01 1 н. HCf. Для повышения устоггчивости комплека и чувствительности оггределе 1ия желеа peajKHnro про водят Б среде, содержащей цетон, спирты (40-70% общего объема). акс11мум светопоглощения комплекса ри 480 нм. Интервал определяемых концентрации 0,3-15 кжг железа в 5 мл аствора. Предел обнаружения железа { ffi ) О,О4 мкг/мл. В целях концентрирования микропримеси железа можно проводить экстракцию комплекса амиловым спиртом В оп -имальных условиях определению железа не мешают 4ОООО-кратные количества никеля, ЮОО-кратные алюмш ия, вольфрама; 750-крат1 сые кобальта, марганца; 50-кратные ванадия (У) , молибдена . При добавлении в раствор 1 мл . го раствора тиомочевины возможно определение железа в присутствии более чем ЮОО-кратных количеств меди. Высокая избирательность определения железа с предложенным реагентом по отношению к никелю, вольфраму, кобальту, алюминию, марганцу и.медИдают возможность экспрёссно определять -железо без отделения сопутствуклдих элементов в различных объектах в течение 1О-15 минП р и м е p.l Для определения железа { Ш ) в солях никеля, невеску сопи никеля 4 г, взвешенную с точностью до О,ООО2 г, растворяют дистиллированной водой в мерной 5О мл колбе, доводят объем до метки и тщательно перемешивают. Аликвотную часть раствора 2,4мл помещают в проб1фку емкостью 15 мл, добавляют ОД мл 5 н. НС0,2 мл ацетона, 0,5 мл О,2%-ного раствора реагента и доводят до метки водой. Раствор Я емешивают и фотометрируют при 48О нм относительно холостого опыта, прошедшего черезвсестадииобработкииспытуемого образца. Содержание железа находят по градуировочному графику, построершому в интерв.але концентраций 2-4-6-3-10 мкг железа в тех же условиях, что для испытуемого раствора. Оптическую плотность измеряют при 48О нм-, относитапьно раствора, не содержащего жолосю. Продолжи- телыюсть оиалтгзп состпгзляет 15-2О мии.

П р и м о р 2. Для определения железа в сточных водах (после промывки котлов), исходный раствор сточной воды разбавлшот в 5 раз. Ал11квот1гуючасть раствора 0,5 мл помешают в 15 мл пробирку, добавляют 0,5 мл. 1 н. НС jl мл 10%™нон тло.ксочовииы, 2 к(л ацетона, 0,5 мл 0,25%-Hoix) раствора реагекта и доводят до мег-кк водой. Продол « тсльность анализа составляет 1О коиг.

Результаты определешьч железа ( Ж ) в реактивах и сточных водах прнведены в таблице.

Таким образом, метод с применениек 5 оксифенантридон-1-карбоновой кислоты характеризуется экспрессностью и высокой точностью в отличие от ранее применявшегося для данных анализов метода с применением сульфосалициловон кислоть, отлргчаюшегося значительной трудностью и длительностью, связанной с рядом операций по отделению от мешающих элементов.

Время анализа с прик енением нового метода сокрашается в 5-7 раз.

Согласно предложенрюму способу можно определять npHNtecb железа в органических соединениях, солях, мономерах, полиамидах, раствори1у1ых в воде и подходящих растворителях. Окрашенные, к нерастворимые органические соединения предварительно минерализуют.

П рим ер 3. С целью определения железа в органических соединениях мономерах и полимерах, навеску анализируемог соединения орг. сопи 5-1О г (в зависимости от предполагаемого содержашга примеси железа) взвешивают с точностью до 0,0002 г в тигле. Осторожно сжигают на,плитке до полного обугливания. Затем тигель ставят в муфельную печь и прокаливают при 60О С в течение 1 ч. В охлажденный тигель с золой приливают 0,5 мл концентрированной соляной кислоты и 0,5 мл концентрированной азотной кислоты и вьшаривают до сухих солей , Затем содержимое тигля количественно переносят с применением дистиллированной вбды в мерную колбу вместимостью 5 О мл с целью концентргфования в 5,1О,25 мл мерную колбу с притертой пробкой. Доводят объем раствора водой до метки и тщательно перемешива-

ЮТ. Отб1фают пжюткой 2,4 мл исследуе0мого раствора, покшшают в проб{фку емкостью 15 мл, добавляют 0,5 мл ОД н. раствора соляной кислоть, 2 мл ацетона, 0,5 мл 0,25°о-ного раствора 5-окси-фенантридон-1-карбоновой кислоты. Тща5тельно перемешивают и фотомструфуют при 480 нм относительно раствора холостого опыта, прошедшего чорез все стадии обработки испытуемого образца. По градуирОЕЮчному графтсу находят содержание

0 железа в растворе.

Содержа1ше железа (х) в nponeitTax вычисляют по формуле:

V- а--too i -iooo

5

где а -кошгчество железа, найде|гаое по калибровочному графику, мг;

о - навеска анализ1фуемого соедине-. ния, г.

Расхождения между параллельными

0 определениями не превышает ±10. относительных.

Способ определения эффективен, экономически выгоден.Новый реагент обладает высокой изб1фательностью в отношении

5 основных сопутствующи.х элементов. Определению железа не мешают 40000-кратные количества никеля, ЮОО-кратные меди алюминия, вольфрак а, 750-кратные кобальта, марганца 5О-кратнь е ванадия (У), молибдена.

При добавлешш в раствор 1 мл . ного раствора тиомочевины возможно определение железа в присутствии более 1000-кратных количеств меди. Применение нового реагента позволит исключить экстракцию, что значительно упростит проведение анализа, сократит время в и улучшит условия труда. 7 7109 Рбуагент доступен, дешев, его получают из отходов переработки камешюго угли, которые сжигают ежегодно 16тыс. тонн, Формула изобретения Способ спектрофотометрического определения железа ( Ш ) с использование органического реагента, отличающ и и с я тем, что с целью сокращения. времени анализа и увеличения селектив-ю ности определения, в качестве реагента используют 5-окси-4енантридон-1-карбоновую кислоту. 568 Источники и фopмaцlш, принятые во В шмание при экспертизе 1. Шафран И. Г. ,Маэо Л. Я. Химические реактивы и препараты. М., ИРЕА, 1961, В. 24. с. 231. 2. Булгакова М. М., Хриансмй А. К. Химические реактивы и препараты. М., ИРЕА, 1961, В, 24, с. 183; 3. Журнал аналитической химии 17.ID.52. 1962. 4. Химия, 1974, 20 Г, 80. S.Vcena T US watia ,R.p.Sinpf.TaE.anta 1973, 20, 431 (прототип).