Способ определения хрома (yI) Советский патент 1982 года по МПК C01G37/00 G01N21/77 

1

Изобретение относится к аналитической химии и может быть использовано для определения хрома в легированных сталях и других сложных по составу объектах.

Известен фотометрический метод определения хрома с дифенилкарбазидом в водном растворе мешают многие ионы, особенно Мо и V , а также Fe, W и Hg в 10-100-кратных избытках. Для устранения мешающего действия сопутствующих элементов их предварительно отделяют осаждением или другими методами.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ определения хрома с раствором дифенилкарбазида в метилизобутилкетоне. Способ заключается в том, что к растворенному образцу прибавляют фосфорную кислоту для маскирования железа, затем окисляют хром до VI-валентНого состояния, аликвотную часть раствора экстрагируют в присутствии 2мл ЮМ HjPO 10 мл метилизобутилкетона, насыщенного на 1 н. соляной кислотой. Смесь в делительной воронке помещают на 5 мин в ледяную баню. После

этого добавляют 2мл Юн. соляной кислоты, перемешивают 1 мин и отбрасывают водную фазу. В присутствии более 8 мг железа экстракт промывают при помощи 20мл1н. НС1. Затем 5 мл экстракта, содержащего хром, помещают в кювету, в которой находится 1 мл раствора дифенилкарбазида и через 15 мин измеряют оптическую плотность при 540 нм. Комплекс . устойчив в течение Ю мин. При использовании этого метода влияние сопутствующих элементов значительно уменьшается, например определению не мещает до 320 мг железа 2.

Недостатками способа является то, что он не может быть использован для анализа

15 легированных сталей, содержащих значительные количества ванадия и молибдена. Кроме того при анализе сталей с низким содержанием, хрома для устранения мешающего влияния железа необходимо проведение следующих операций, удлиняющих

° анализ: маскирование железа фосфорной кислотой, охлаждение анализируемой смеси в ледяной бане, обработка охлажденного раствора НС1, промывка экстракта раствором 1 н. HCI. При этом образующийся в метилизобутилкетоне комплекс хрома с дифенилкарбазйдом (ДФК) устойчив во времени всего 10 мин, что составляет определенное неудобство в работе. Кроме того, применяемый для экстракции растворитель-метилизобутилкетонявляется

одним из наиболее дорогостоящих реагентов (160руб/кг).

Цель изобретения является повышение избирательности определения хрома, по отношению к ванадию, молибдену и железу, уйрош.ение и удешевление анализа.

Цель достигается тем, что согласно способу, включающему экстракцию хрома (VI) органическим растворителем - н-бутиловым спиртом при кислотности среды 0,5 и. H2SO4 -рН 2,0 и последующее фотометрическое определение с дифенилкарбазйдом в ацетоне.

Положительный эффект достигается тем,что хром (VI) в виде аниона хорошо извлекается бутиловым спиртом в присутствии любого количества ионов ванадия, молибдена и железа, которые остаются в водной фазе и не мешают определению хрома в экстракте. В связи с этим отпадает необходимость всех операций анализа, связанных с устранением мешающего действия железа. Экстракт устойчив во времени в течение 6ч.

На чертеже представлена зависимость оптической плотности экстракта от крслотности водной фазы.

Максимальная экстракция хрома бутанолом наблюдается в интервале кислотности 0,5 н. H2SO4-рН 2,0. При больших или меньших значениях кислотности водной фазы степень извлечения хрома снижается и оптическая плотность экстракта в присутствии ДФК падает.

В предложенном методе хром (VI) предварительно извлекается бутанолом, а затем к экстракту добавляют ДФК, т. к. интенсивно окрашенный комплекс хрома (VI) с ДФК образуется в экстракте, в то время как сопутствующие иоНы металлов остаются в водной фазе и не мешают определению хрома VI.

Положительный эффект от использования именно бутилового спирта при использовании ряда растворителей доказан следующим образом. 20 мкг хрома (VI) экстрагируют 10 мл различных растворителей в интервале кислотности 3 н. кислота - рН 6,7. После отделения органической фазы в водной фазе создают и прибавляют к ней ДФК.

В табл. 1 приведены данные оптической плотности после экстракции хрома (VI) с использованием различных растворителей.

Оптическая плотность раствора до экстракции 0,745, .

Способ осуществляется следующим образом.

Пример 1. Аликвоту раствора, содержа , щую до 20 мкг хрома (VI), помещают в делительную воронку емкостью 50-100 мл, прибавляют 0,1 н. серную кислоту до 20мл, 0мл н-бутилового спирта, предварительно насыщенного 0,1 н. раствором H2SO4, и экстрагируют 10 мл бутанола в течение

1мин.

В кювету Г 1 см помещают 0,5 мл 0,25%-ного раствора ДФК в ацетоне, 5 мл экстракта, перемешивают и через 10 мин измеряют оптическую плотность на фотоэлектроколориметре ФЭК-М с зеленым светофильтром. Находят концентрацию хрома и сравнивают с оптической плотностью экстракта (аналогично полученного) стандартного раствора хрома (VI). Пример 2. Навеску стали 1-0,1 г (при

содержании хрома 0,1-0,) растворяют в 25 мл (1:4), прибавляют по каплям HNOj(,4 г/см) до прекращения вспенивания и выделения паров окислов азота. Раствор упаривают до паров

5 серной кислоты, растворяют при нагревании выпавшие соли в 50 мл воды, добавляют 1-2 мл-0,1 н. AgNOj и при помещивании раствора небольщнми порциями

2г (NH4)2S2Og. Раствор кипятят в течение 15 мин. охлаждают, переносят в мерную

0 колбу емкостью 100 мл, доводят дистиллированной водой до метки и хорошо перемешивают.

Аликвоту раствора, содержащую 2-20 мкг Gr(Vl), нейтрализуют (при необходимости) едким натром до рН 1 по универсальному индикатору. Далее определение проводят аналогично примеру 1. В табл. 2 приве4ены результаты анализа стандартных растворов хрома (VI); в табл. 3 - результаты анализа стандарто ных образцов легированных сталей.

Таким образом, предлагаемый способ в отличие от известного дает возможность определять хром в присутствии любых количеств ванадия, молибдена и железа. Образующийся комплекс хрома (VI) с ДФК в бутиловом спирте устойчив в течение 6ч. Для экстракции используется Н-бутиловый спирт квалификации «Ч более чем в 100 раз дещевый, чем метил изобутилкетон.

0 По избрательности предлагаемый метод в отличие от известного дает возможность определять хром в присутствии молибдена и любых избытков ванадия, при этом йе требуется маскирование железа фосфорной кислотой, т. е. предлагаемый 5 метод более избирателен.

Растворитель

Нитрометан Дихлорэтан Хлороформ

Четыреххлористый углерод

Изоамиловый спирт Бутиловый спирт

Т а б л и ц а 1 .

Оптическая плотность

0,750 0,738 0,730

0, 0,112 0,03

В присутствии 1 г железа

Формула изобретения

Способ определения хрома (VI), включающий экстракцию бихромат-иойов органическим растворителем, добавление к экстракту раствора органического реагента - дифейилкарбазида и фотометрирование образовавшегося комплекса, отличающийся тем, что, с целью повышения избирательйости способа по отношению к ванадию молибдену и железу и его упрощения, экстракцию бихромат-ионов осуществляют

Таблица2 .

Т а б л и ц а 3

н-бутиловым спиртом при кислотности среды 0,5 н. H2SO4 -рН 2,0.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Умланд Ф. и др. Комплексные соединения в аналитической химии. М., «Мир, 1975, с. 416. 2. Там же, с. 417 (прототип).