Способ экстракционно-фотометрического определения железа Советский патент 1982 года по МПК C01G49/00 G01N21/77 B01D11/04 

Изобретение относится к аналитической химии, а именно к способам определения железа в бронзах, латунях, металлических меди и никеле, и может быть использовано при контроле производств цветной металлургии.

Известен способ экстракционно-фотометрического определения железа, включающий применение в качестве реагента 2-(3,4-диметоксицинамоил)-1,3-индандиона .

Недостатком этого метода является его низкая избирательность и невозможность использования для анализа сплавов на основе меди, так как допустимое соотношение меди и железа равно 5.

Известен способ, основанный на ,комплексообразовании в системе ион металла - диантипирилметан - трихлорацетат натрия 21Недостатком указанного метода является низкая избирательность. Определению не мешают MR, А1, Zn, Hg, Ni, Co, Mo, Cr, метаает Cu. Для анализа сплавов на основе меди метод также не пригоден.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ определения железа, основанный на использовании экстракции его растворами фенилуксусной и Ц-декановой кислот, которые позволяют определять железо в присутствии меди, никеля, цинка З.

В данной работе приведены значения рН экстракции для следующих элементов: железо 2,0; медь 4,0 никель 6,2; цинк 5,6; свинец 3,5;

10 серебро 3,9.

Таким образом, указанные элементы тоже извлекаются в органическую фазу и при больших соотношениях Cu/Fe, Ni/Fe, Zn/Fe даже при рН,

15 равном 3, можно ожидать значительных помех со стороны указанных элементов.

Целью изобретения является повышение избирательности за счет использования реактива, не образующего

20 комплексов с медью, никелем и цинком.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу экстракционнофотомётрического определения железа, основанному на образовании комплекс25ного соединения железа с реагентом, экстракции его в органическую фазу и измерении оптической плотности экстракта, в качестве комплексообразующего реагента используют трихлор30ацетат натрия в слабокислой среде (рН 2,8-3,2), а экстракцию проводят метилбутилкетоном. Фактов извлечения железа (III) в органическую фазу и ее оптическая плотность при экстракции из растворов трихлорацетата натрия метилбутилкетоном зависят как от концентра ции трихлорацетат-иона, так и от рН При концентрации трихлорацетата нат рия (1,8-4)М в области рН 1-3,2 фак тор извлечения железа составляет 100%. Состав экстрагируемого компле са определяется значением рН. При рН 1 экстрагируется слабо поглощающий свет комплекс железа состава 1:3. При увеличении рН происходит увеличение координационного числа, экстрагируемого комплекса железа (III) и увеличение молярного коэффициента погашения. Оптимальное зна чение рН 2,8-3,2. При значении рН 2,8 оптическая плотность экстракта уменьшается за счет частичного образования комплекса железа состава-1:3. При значении рН 3,2 оптическая плотность раствора падает за счет превращения части железа в гидроксид. При рН 2,8-3,2 в широком интервале длин волн 350-420 нм наблюдается линейность калибровочно го графика... При 360 нм и толщине поглощающего слоя 1 см график линеен в области концентраций железа 1-50 мкг/мл. При 380 нм и толщине поглощающег слоя 1 см график линеен в области концентрации железа 2-80 мкг/мл. Определению железа не мешают 6000кратные количества меди, никеля, цинка. Использование в качестве экстрагентов высших спиртов и трибутилфосфата снижает избирательность и чувствительность определения железа Использование метилизобутилкетона сужает интервал оптимальных значений. рН. Способ экстракционно-спектрофото метрического определения железа экстракцией метилбутилкетоном из растворов трихлорацетата натрия осуществляется следующим образом. Навеску сплава растворяют в азот ной кислоте или смеси азотной и хлористоводородной кислот и перевод в мерную колбу. К аликвотной пробе прибавляют равный объем 4 М раствор трихлорацетата натрия, доводят рН до значения 2,8-3,2 и экстрагируют равным объемом смеси метилбутилкето на и бензола (2:1). Бензол вводят для лучшего расслоения фаз. Измеряю оптическую плотность органической фазы при выбранной длине волны, при необходимости перед измерением экст ракт фильтруют через сухой фильтр. Содержание железа определяют по калибровочному графику, который строят, используя стандартный раствор железа (III). Пример 1. При определении железа в бронзе ее навеску в 0,5 г растворяют в 10 мл НЫОз 1:1 и 5 мл НС1 1:1 и переводят в мерную колбу емкостью 100 мл. К аликвотной части пробы в 5 мл добавляют 5 мл 4 М раствора трихлорацетата натрия (CCljCOONa), устанавливают рН 2,8 и экстрагируют 10 мл смеси метилбутилкетона с бензолом 2:1. Оптическую плотность органической фазы измеряют при Л 380 нм в кювете с толщиной поглощающего слоя 1 см. При построении калибровочного графика используют растворы, содержащие 50-400 мкг железа и 30 мг меди. Медь не оказывает влияния на оптическую плотность экстракта, но в ее присутствии при установке рН исклю(Чается образование Fe(OH), в месте каплепадения . Экстракцию железа и определение оптической плотности проводят в тех же условиях, что и при выполнении анализа. При анализе стандартного образца бронзы БРАЖ - 74А, содержащего 0,85% железа, получены следующие результаты: при п 6 и oi. 0,95 доверительный интервал составляет 0,842±0,12, а квадратичная погрешность 0,011. П р и М е р 2. При определении 0,04-0,10% железа в латуни навеску ее в 1 г растворяют в HNO 1:1 и 5 мл НС1 1:1 и переводят в мерную колбу емкостью 100 мл. К аликвотной пробе в 10 мл добавляют 10 мл 4 М CCl,COONa, устанавливают рН 3,0 и экстрагируют 10 мл смеси метилбутилкетона с бензолом 2:1. Оптическую плотность органической фазы измеряют при А- 360 нм в кювете с толщиной поглощающего слоя 1 см. При построении калибровочного графика используют растворы, содержащие 25-250 мкг железа и 30 мг меди. В присутствии меди, как указано, устанавливать нужное значение рН удобнее. Экстракцию железа и определение оптической плотности проводят в тех же условиях, что и при выполнении анализа в примере 1. При анализе стандартного образца латуни № 377Х, содержащего 0,089% железа, получены следующие результаты: при п 4 и 0. 0,95 доверительный интервал составляет 0,089±0,006, а квадратичная погрешность 0,011. Пример 3. При определении железа в металлическом никеле навеску его в 2,5 г растворяют в 20 мл HN03 1:1 и 10 мл НС1 1:1, переводят в мерную колбу емкостью 100 мл. К аликвотной Пробе.в 10 мл прибавляют 10 мл 4 М CCl COONa, устанавливают рН 3 и экстрагируют железо 10 мл смеси метилбутилкетона с бензолом 2:1. Оптическую плотность органической фазы измеряют при Д. 360 нм в кювете с толщиной поглощающего слоя 1 см. При построении калиброво ного графика используют растворы, содержащие 25-200 мкг железа и 20 мг гикеля. Никель не оказывает влияния на оптическую плотность экстрактов, но в его присутствии. как и в присутствии меди, устанавли вать нужное значение рН удобнее. Экстракцию железа и определение опт ческой плотности проводят в условия примера 1. При анализе искусственной смеси приготовленной из стандартных раст ров металлического никеля (о.ч.) и карбонильного железа, содержащей 0,0212% железа, получены следующие результаты: при ,95 доверительный интервал составляет 0,0207iO,0011, а квгщратичная ошиб ка 0,001. Таким образом, предложенный спо соб позволяет определять железос высокой точностью в образцах, соде ищк значительные количества меди, никеля, цинка. Формула изобретения Способ экстракционно-фотометрического определения железа, основанный на образовании комплексного соединения с реагентом, экстракции его в органическую фазу и измерении оптической плотности экстракта, о т личающий.ся тем, что, с целью повьш1ения избирательности по отношению к меди, никелю, цинку, в качестве комплексообразующего реагента используют трихлорацетат натрия при рН 2,8-3,2, а экстракцию проводят метилбутилкетоном. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР №636187, кл. С 01 Г, 49/00, G 01 N 21/77, 1976. 2.Петров Б.И., Вилисов В.Н. Труды Естественно-научного института при Пермском университете, 1975, № 3, с. 251-256. 3.Catrall R.W., Walsh M.J. Theanalysisof iron (III) using solgent extraction with phenilacetic лпА n-decanoic acids. Microchem. J., 1974, 2, p. 123-129.