Способ определения цинка Советский патент 1982 года по МПК C01G9/00 G01N21/77 B01D11/04 

(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЦИНКА

1

Изобретение относится к аналитической химии, а именно к способам определения цинка, и может быть использовано для количественного его определения в различных объектах, в том числе с низким содержанием цинка на фоне больших концентраций сопутствующих элементов (в сплавах, электролитических ваннах, сточных водах и др.).

Общепринятые способы определения цинка не позволяют проводить определение этого элемента в объектах с низким его содержанием на фоне многократных избытков сопутствующих элементов без предварительного отделения. Известны способы определения содержания цинка в цветных сплавах, основанные на предварительном отделении цинка от мешающих компонентов сплава с помощью анионообменной хроматографии на анионитах (АН-31, АВ-17, ЭДЭ-10П, АН-2Ф в хлороформе) в виде отрицательно заряженного хлоридного комплекса и последующем элюироваг НИИ цинка водой или слабой соляной кислотой и титриметрическим или полярографическим (в зависимости от содержания цинка) окончанием 1 и 2.

Однако такие способы весьма трудоемки, длительны (время одного определения не менее 3 ч) и требуют тщательного соблюдения условий отделения и элюирования, чтобы избежать потерь цинка в колонке. 5 Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ определения цинка, включающий перевод его в .роданидный комплекс, экстракцию толуольным раствором соли высшего чет,Q ьертичного аммониевого основания в присутствии пикрата натрия в водной фазе и последующую количественную регистрацию фотометрическим методом 3.

Однако известный способ обладает недостаточно высокой селективностью по OTIS ношению к некоторым металлам (медь, никель, кадмий и др.) и поэтому неприемлем для анализа цветных сплавов, в частности на основе меди (бронзы, мельхиоры) с низким (0,5% и меньше) содержанием цинка. 2Q Кроме того, данный способ обладает невысокой чувствительностью (3 10 г-ион/л).

Целью изобретения является повышение селективности и чувствительности определения. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу, включающему экстракцию цинка толуольным раствором четвертич ной аммониевой соли (ЧАС) из водной фазы, содержащей роданид-ионы, используют ЧАС, содержащую не менее 30 атомов угле рода, а концентрацию роданид-ионов - в пределах 1-5 моль/л и проводят дополнительную обработку органической фазы водным раствором, содержащим роданид-ион и пикрат-ион в концентрациях 1-10 - 3-10 М и 3 10 - 7 10 М соответственно. Органический слой отбирается и фотометрируется относительно раствора сравнения, приготовленного аналогичным образом, но в отсутствие цинка. При этом на первой стадии экстрагирования в случае необходимости осуществляется концентрирование {вплоть до 100-кратного) путем выбора соответствующего соотнощения объемов фаз. Использование ЧАС с меньщим числом атомов углерода приводит к искажению результатов анализа в связи с частичным растворением ЧАС в водной фазе. Концентрации роданид-иона меньще I моль/л не обеспечивают полного извлечения цинка при его концентрировании из разбавленных растворов, а также в присутствии больших избытков сопутствующих элементов. Использование концентраций роданида свыше 5 моль/л неудобно в практическом отношении, поскольку ограничивает возможности изменения объема аликвоты анализируемого раствора. В случае высокого содержания меди в анализируемом растворе (свыше 0,5 г/л) в органическую фазу частично извлекается окрашенный трудно реэкстрагируемый роданидный комплекс меди, что искажает результаты анализа. Мешающее влияние устраняется путем добавления на первой стадии экстрагирования в водный раствор двукратного по отношению к содержанию меди количества тиосульфата натрия. Непосредственное использование более высоких концентраций роданид-иона в известном способе не дает положительного эффекта, поскольку при этом начинается вытеснение пикрат-иона, из органической фазы также и роданидными комплексами других металлов (кадмия, никеля и меди), в результате чего селективность методики снижается. Кроме того, сам родинид-ион при высоких концентрациях заметно вытесняет пикрат-ион из органической фазы, что приводит к большой оптической плотности холостого опыта. Согласно предлагаемому способу применение высоких концентраций роданида обеспечивает полное извлечение роданидного комплекса цинка в органическую фазу. При этом частично экстрагируются также и сопутствующие металлы, однако суммарное содержание их в органической фазе лимитируется избыточной по отношению к цинку концентрацией ЧАС и не зависит от концентрации этих металлов в водной фазе. В результате содержание сопутствующих цинку металлов в экстракте находится на уровне, не мешающем определению цинка. Высокая экстрагируемость цинка из концентрированных растворов роданида позволяет одновременно осуществлять его многократное концентрирование. Так, при 100-кратном концентрировании (из 1 л в 10 мл) степень извлечения цинка выше . В выбранных нами условиях не обнаружено элементов, мешающих определению цинка при избытках вплоть до 5000-кратного. Продолжительность определения 1015 мин, чувствительность по цинку 5- 10 гион/л, относительная ошибка определения , при 100-кратном концентрировании из большого объема до 5%. Пример 1. Определение цинка в модельном водном растворе в присутствии часто сопутствующих ему металлов (меди, кадмия, никеля, хрома). В пробирку с пришлифованной пробкой емкостью 25 мл вносят 5 мл 8 М раствора роданида натрия или калия, 1 мл ацетатного буфера (рН 5) и аликвоту исследуемого раствора (предварительно готовят серию растворов с содержанием цинка 10 мкг/мл и 100-5000-кратными избытками перечис:ленных металлов) доводят до 10 мл водой, добавляют 10 мл 2-10 М толуольного раствора соли высшего четвертичного аммониевого основания тринонилоктадециламмоний иодид) и пробирку интенсивно встряхивают в течение 1 мин. После расслаивания отбирают органическую фазу, встряхиваются с водным раствором, содержащим 3-10 М роданид натрия и 3- 10 М пикрат натрия, и фотометрируют относительно раствора сравнения, приготовленного аналогично, но в соответствие анализируемой пробы, в односантиметровой кювете. Результаты определения цинка в модельных водных растворах на фоне многократных избытчков часто сопутствующих ему элементов (меди, кадмия, никеля и хрома) приведены в табл. 1.

Пример 2. Определение цинка в образцах стандартных сплавов М-55Х и М--76Х.

Навески сплавов с ориентировочным содержанием цинка 1-2 мг растворяют при нагревании в разбавленной (1:1) азотной кислоте, избыток которой удаляют кипячением до прекращения выделения окислов

Данные для построения калибровочного графика при анализе образцов стандартных сплавов М-55Х и М-7бХ.

0,0780, 0,227 0-,309 0,400 0,А02

прямой: D -0,0117 + 0,12А п.

Таблица 1

азота. Растворы количественно переносят в мерную колбу на 100 ил и доводят до метки. Затем берут аликвоту с.ориентировочным содержанием цинка мкг и определение проводят как в примере 1. Для контроля правильности результатов определения используют метод добавок. Результаты анализа приведены в табл. 2-4.

Таблица 2

Результаты определения цинка в стандартном образце М-убХ.

13,07 мкг Zn 0,398 13,07 мкг Zn 0,388

Среднее содержание цинка: 0,974%. Содержание цинка по аттестату: 0,97.

Результаты определения цинка в стандартном образце М-55Х,

Среднее содержание цинка: 0,113.. Содержание цинка по аттестату: 0,112.

Пример 3. Определение микроколичеств цинка в водном растворе.

В делительную воронку емкостью 0,2-2 л (в зависимости от содержания цинка в анализируемом растворе) вносят 100-1000 мл исследуемого раствора, 50-500 мл 8М родинида натрия или калия, 10-100 мл ацетатного буфера (рН 5) и полученный растТаблица 3

0,961

0,231 0,228 0,985 0,483 0,980 0,457 0,963 0,981 0,976

Т а блица 4

вор интенсивно встряхивают в течение 2- 3 мин с 10 мл 2 lO М толуольного раствора иодида тринонилоктадециламмония. После расслоения и отстаивания отбирают органическую фазу и дальнейшее определение проводят, как в примере 1. Результаты определения микроколичеств цинка в модельных водных растворах приведены в табл. 5. Формула изобретения Способ определения цинка, включающий введение в анализируемый раствор родинид ионов, экстракцию образующегося роданидного комплекса цинка толуольным раствором высщей четвертичной аммониевой соли и последующую количественную регистрацию фотометрическим методом, отличающийся тем, что, с целью повышения селективности и чувствительности определения, роданид-ионы вводят в концентрации 1-5 моль/л, экстракцию роданидного комплекса цинка проводят четвертичной аммониевой солью, содержащей не менее 30 атомов углерода.

10

Таблица 5 а перед фотометрированием экстракт обрабатывают водным раствором, содержащим родинид-ион и пикрат натрия. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Сплавы никелевые и медно-никелевые. Методы химического анализа. ГОСТ 6689.475. М., Изд-во стандартов, 1975, с. 20-23. 2.Бронзы безоловянные. Методы химического анализа ГОСТ 15027.12-69, М., Изд-во стандартов, 1970, с. 61-65. 3.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2837500/23-26, кл. С 01 G 9/00, 1980.