Экстракционно-фотометрический способ определения ниобия Советский патент 1980 года по МПК C01G33/00 G01N21/24 B01D11/04 

Изобретение относитсяк экстракционно- фотометрическим метод 1М определения микроколичеств ниобия в различных ниобийсодержа1131Х веществах и может быть использовано для определения микроколичеств ниобия в сплавах, ферритах, металлах и т,д.

Известны фотометрические методы определения ниобия, основанные на реакциях образования окрашенных комплексных соединений с 4-(2-пиридилазо)резорцином и его производныN01 и с металлохромными индикаторамиметилтимоловым синим и ксиленоловым оранжевым 1.

4-(2-пиридилазо)резорцин (ПАР) является одним из самых перспективных реагентов из пиридиновых азосоединений, ПАР образует в присутствии ионов фторида, тартрата, оксалата и пероксида при рН 5-6 яркоокрашенное комплексное соединение состава 1:1 с Я NVQKc 520-590 нм (в зависимости от природы аддендов,применяемых для связывания ниобия при переведении материала в раствор и получения его в мономерном реакционноспособном состоянии). Молярный коэффициент погашения €.«3,2 -10 4-. В от 1Ичие от других сред в тартратном растворе, комплексное соединение ниобия с ПАР образуется не только при

рН 5-6, но и при высокой кислотности (0,5-1 Н.НС1). с увеличением кислотности резко повышается избирательность реагента, но значительно снижается чувствительность

б 1,7-10. При этом образуется комплекс с .соотношениемNb : ПАР 1:2,Лмчам: 405 нм.

Ниобий взаимодействует с металлохромными индикаторами: метил имоловым синим (МТС) иксиленсшоаым оранжевым (КО), Комплекс ниобия с МТС образуется при рН 1-2, комплекса равна 550-560 нм независимо от природы адценда; соотношения компонентов в комплексе равны 1:1,

Ксиленоловый оранжевый образует с ниобием при рН 2-3 в присутствии перекиси водорода, винной, щавелевой, триоксиглутаровой и плавиковой кислот растворимое соединение сЛмчсмчг 530 нм. Равновесие реакции достигается при нагревании через 5 мин, при комнатной температуре через 24 ч, В зависимости от среды е (2-3) -ЮЛ К основным недостаткам этого метода определения ниоЛия относятся 1,Сравнительно невысокая, чувствительность, в пределах (1,73,2) Ю . 2,Низкая избирательность, в то время как переход в более кислую среду (ниобий - ПАР), улучшая избирательность, резко снижает чувствительность реакции, 3,Невозможность использования экстракции, что позволило бы повысить чувствительность и избирательность указанных методов. Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является фотометрический метод определения ниобия,основанный на образовании им яркоокра шенного комплексного соединения с производными триокси 1шурона (Тфл) . В растворы триоксифлуороновых комплексов ниобия вводятся защитные коллоиды для стабилизации. Окраска стабилизированного раствора развива ется медленно и при избытке Тфл дос тигает максимума в течение 60 мин, зависимости от концентрации ионов в дорода HvtoGvifi образует несколько комплексных соединений с одинаковым соотношением Nb : Тфл 1:2, при рН 2 комплексы имеют положительны заряд, при рН 3 электронейтраль ны. Некоторые .триоксифлуоронаты нио бия (фенил-, 4-бромфенил-, нитрофенилфлуоронаты) экстрагируются хлоро формом из кислых 0.7-1 н.растворов. Для экстракционно-фотометрического определения ниобия наиболее часто применяется 2-нитрофенилфлуорон (о-Нфл) , Необходиьвлм условием экстракции является большой избыток спиртового раствора о-Нфл (5 мл OfOOl М), В отсутствии спирта комплекс не экстрагируется а лишь флотируется хлороформом 21. Оптимальные условия образования комплекса Nb-o-Нфл: кислотность Ор7-1 N по ИСК, Пределы подчинения закону Бера 0,5-8 мкг Nb в 8 мл хло роформа, Со-Нфл М в водной фазе,ЛопТ 528 нм, 1,3810. Время экстракции 2 мин. Ошибка опре деления 3,5-12% при надежности А 0,95, Допустимые количества элементов, сопутствующих ниобию при определени его о-нитрофенилфлуороном, равны (мкг/мл): Та - 0,4; Ti - 4; Zr - 8 V - Ьа - 4; Fe - 300f Ni - 4, Zn - 10, Поэтому ниобий отдел яют от маишо щих элементов экстракцией хлороформ ным раствором трибензилами а из И Н.НС1 или метилизобутилкетоном и 7,5 Н.НС1. При экстракции метилизоб тилкетоном определению ниобия не мешают до 100 мкг Zn, до 500 мкг Tl и Fe, до 1 мг Та. Экстракционно-фотометрический метод определения микроколичеств ниобия, основанный на образовании комкомплексного соединения с о-нитрофенилфлуороном имеет следующие недостатки : 1,Присутствие в водном растворе спирта частично разрушает комплекс, что снижает чувствительность реакции. 2.Низкая избирательность реакции Nb-0-Нфл и связанная с этим необходимость предварительного отделения мешающих элементов усложняет анализ, 3. Использование, дополнительных операций при отделении ниобия (экстракции, реэкстракции, npoNbiBKH экстракта) снижает точность анализа и удлиняет время, необходимое для его выполнения. Цель изобретения - повышение чувствительности, и избирательности способа, а также точности анализа при одновременном сокращении расхода реактивов и времени проведения анализа за счет образования в более кислой среде в отсутствии этанола смоцаннолигандного комплексного соединения с о-нитррфенилфлуороном и диантипирилметаном, связывающим большинство мешающих элементов в . неокрашенные комплексные соединения. Это достигается тем, что при экстракционно-фотометрическом определении ниобия .в ниобий соде ржагдах веществах образование окрашенного комплексного соединения осуществляют в 1,25-2,0 н. растворе НС в присутствии диантипирилметана, а экстракцию проводят смесью хлороформа и амилового рпирта, взятых в соотношении (0,9-0,93):(0,07-0,1). Кроме того, для образования смешаннолигандного комплекса в раствор вводят 20-50-кратный избыток о-нитрофенилфлуорона, и 3600-400-кратный избыток диантипирилметана по отнтааению к ниобию. Сущность изобретения заключается в том,, что ниобий в кислой среде 1,25-2,0 н.по НС1 в присутствии солянокислого раствора диантипирилметана и о-нитрофенилфлуорона образует интенсивно окраииенное смешаннолигандное комплексное соединение, экстрагируемое смесью хлороформа 90-93 об,% и амилового спирта 710 об,%. Образование нового комп- . лексного соединения и сокращение в 15 раз количества этанола,, вводимогр с о нитрофенилфлуороном, обеспечивает высокочувствительную ( 1,9105) реакцию с хорошей воспро51зводимостью результатов определе«ия (относительная погрешность при oL 0,95 и t 3,18 равна 2,8-4,3%

в зависимости от содержания ниобия), Введение в водную фазу в качестве второго реагента диантипирилметана, обладающего сильными комплексообраэующими свойствами и связывающего большинство металлов в бесцветные комплексные соединения, а также кислая среда (1,25-2 ,0 ;Н .по НС1) увеличивают избирательность реакции и позволяют определять ниобий в присут ствии примесей, например, (мкг/мл) Та 1-3; T-i - 100-150; Zi - 150-170; V- 1-4; Got- 350-400; Ж- 50-57; 2и - 4000-4300; Fe- 800-1000, без его предварительного отделения Путем экстракции трибензиламином или метилизобутилкетоном, что в свою очередь позволяет сократить время определения и сэкономить дорогостоящие реактивы.

Принципиальное отличие предложенного способа заключается в том, что используются два реагента - о-нитрофенилфлуорон и диантипирилметан, образующие с ниобием в более кислой среде 1,25-2,0 н.по НС1 новое смешаннолигандное комплексное соединение с соотношением компонентов Nb : о-Нфл: ДАМ с последующим экстрагированием его смесью хлороформа и амилового спирта. Порядок приливания реагентов : к раствору ниобия 1,25-2,0 .н.по НС1 прибавляют солянокислый раствор диантипирилметана и спиртовый раствор о-нитррфенилфлуорона.

Способ осуществляют следующим образом.

В делительную воронку на 100 мл помещают раствор анализируемого вещества, содержащий 0,15-6,0 мкг нио|бия, прибавляют НСв до кислотности, равной 1,25-2 ,0 «. ,2 мл 0,1 М раство ра диантипирилме#ана в 1 н. НСС вы0держивают 10 мин, прибавляют 0,3 мл 3 спиртового раствора о-нитрофенилфлуорона и экстрагируют в течение 1 мин смесью хлороформа 9093 об.% с амиловым спиртом 7-10 об,%

5 взятой в количестве 7 мл. После отделения органической фазы экстракт отфильтровывают в кювету с 1 см и измеряют оптическую плотность приЛо„-г 530 нм против раствора хо0лостого опыта. Ниобий определяют в присутствии примесей, например, (мкг/мл) Та 1-3, Т - 100-150, -Zr- 150-170, V- 1-4, Ga-. 350-400,

N4- 50-57, Zh- 4000-4300, Ре- 8005 lOOO. Fe восстанавливают аскорбиновой кислотой.

Примеры осуществления экстракционно-фотометрического способа определения микроколичеств ниобия в различных веществах сведены в. таблицу.

Как видно из таблицы, во всех приведенных примерах сократилось время , 45

определения ниобия, повысилась точiHOCTb и избирательность метода. Использование предлагаемого способа определения микроколичеств нио бия обеспечивает по сравнению с про тотипом следующие преимущества; 1.Определять микроколичества ни . различных веществах с высокой точностью, что особенно важно EI современной технике, 2,Повысить чувствительность определения ниобия, что необходимо при анализе веществ высокой чистоты 3,Сократить время, затрачиваемое на одно определение в 2-3 раза, тем c iNejM ПОВЫСИТЬ производитвЛьность труда, 4.Уменьшить затраты за счет заме ны дорогостоящих и дефицитных реактивов , Формула изобретения 1, Экстракционно-фотометрический способ определения ниобия в ниобийсодержащих веществах, включающи й образование в водном растворе окрашенного комплексного соединения с о-нитрофенилфлуороном, экстракцию ар ганически и растворителями с последующим фотометрированием окрашенного экстракта, отличающийс я тем, что, с целью повышения чувствительности и избирательности способа, образование окрашенного комплексного соединения осуществляют в 1,25-2,0 н растворе НСС в присутствии диантипирилметана, а экстракцию проводят смесью хлороформа и адлового спирта, взятых в соотношении (0,9-0,9Э; :(0,07-0,1). 2. Способ по п, 1, от л и ч а ю щ и и с я тем, чтодля образования смешаннолигандного комплекса в раствор вводят 20-50-кратный избыток о-нйтрофенилфлуорона и 3600-4000-кратный избыток диантипирилметана по отнтаиению к ниобию, ;Источники информации, принятыэ во внимание при экспертизе 1..Елинсон с,в. Спектрофотометрия ниобия и тантала. М,, Атомиздат, 1973, 2,Назаренко В,А,Антонович , Триоксифлуороны. М.,Наука 1978, с, И8-124 (прототип) ,