Спосіб екстракційно-фотометричного визначення кобальту

Спосіб екстракційно-фотометричного визначення кобальту, який включає утворення комплек Винахід відноситься до аналітичної хімії, а саме до способів екстракційно-фотометричного визначення кобальту, і може бути використаний для аналізу широкого кола об'єктів, що містять мікрокількості кобальту Вибіркове визначення кобальту фотометричним методом можливо у виді хелатних сполук з використанням органічних реагентів [Пятницкий И В , Сухан В В Аналитическая химия кобальта М Наука 1975 253с] [1] Для визначення кобальту найбільш широко застосовують 1-нітрозо-2нафтол, 2-нітрозо-1 -нафтол та 1 -нітрозо-2нафтол-3,6-дисульфокислота Ці реагенти практично специфічні на кобальт Спільним недоліком їх являється невисока чутливість Значення молярних коефіцієнтів утворених хелатів у воді або органічних розчинниках складають (2,9 - 3,7) х 104, що практично на порядок менше, ніж при малоселективному визначенні кобальту у виді іонних асоціатів (ІА) Найбільш близьким за технічною сутностю та досягненному результату, являється спосіб екстракційно-фотометричного визначення кобальту, що оснований на утворенні та екстракції його комплексної сполуки з 2-нітрозо-1-нафтолом хлороформом та наступним фотометруванні екстракту [1], [Марченко 3 Фотометрическое определение эллементов М Мир 1971 503с] [2] Молярний коефіцізнт поглинання кобальту з 2-нітрозо-1 су з 2-нітрозо-1-нафтолом, екстракцію комплексу органічним розчинником, обробку екстракту водним розчином соляної кислоти та наступне фотометрування екстракту, який відрізняється тим, що як органічний розчинник застосовують толуол, а екстракт перед фотометруванням оброблюють водним розчином диметиліндокарбоціаніну та аскорбінової кислоти при їх концентрації (0,8 1,2)104М та 0,15 - 0,25мас % ВІДПОВІДНО, у середовищі з рН = 9,8-10,3 нафтолом при X = 365нм рівний 3,7 х 10 Комплекс екстрагують хлороформом із водного розчину у середовищі з рН білішим або рівним 4 Потім екстракт ВІДДІЛЯЮТЬ від водної фази та оброблюють (встряхують) з 2М розчином соляної кислоти При цьому метод являється високоселективним, оскільки комплекси металів з 2-нітрозо-1нафтолом, крім кобальту, руйнуються та екстрагуються в розчин соляної кислоти Вміст кобальту знаходять за світопоглинанням хлороформного екстракту його комплексу з 2-нітрозо-1 нафтолом Недоліком методу являється невисока чутливість (S365 - 3,7 х 104) та низька границя визначення при оптичній густині A m = 0,005 складає m 0,008мкг/см3 Завдання винаходу - підвищення чутливості вибіркового способу визначення кобальту Поставлене завдання досягається тим, що в способі екстракційно-фотометричного визначення кобальту, який включає утворення комплексу з 2нітрозо-1-нафтолом, екстракцію комплексу органічним розчинником, обробку екстракту водним розчином соляної кислоти та наступне фотометрування екстракту, в якому, згідно винаходу, в якості органічного розчинника використовують толуол, а екстракт перед фотометруванням обробляють водним розчином диметиліндокарбоціаніну (ДІК) та аскорбінової кислоти при їх концентрації (0,8 О ю 1 C O ю 53725 1,2) x 10 М та 0,15 - 0,25мас% ВІДПОВІДНО, у середовищі з рН від 9,8 до 10,3 Структурна формула диметиліндокарбоціанша (ДІК) CHg С сн=сн—сн СЛ' ДІК ВІДПОВІДНО до структурної формули має інтенсивне забарвлення, його водні розчини СТІЙКІ на протязі декількох МІСЯЦІВ Реакцію утворення та високоселективну екстракцію комплексної сполуки кобальту з 2-нітрозо1-нафтолом (L) можна виразити слідуючим чином Со2++ЗІ_, СоІ_ (1) 3(S) де, S - органічна фаза (толуол) Після обробки (встряхування) органічної фази (з C0L3) 2M розчином солянлої кислоти, її відділення та повторної обробки екстракту з водним розчином ДІК (R+) та аскорбінової кислоти (Red) схема утворення забарвленої потрійної сполуки Red (2) [CoLJ RH (S) Ця рівновага установлюється за бОсек, та забарвлення ІА в екстракті не змінюється протягом З годин Світопоглинання забарвлених екстрактів підлягає закону Бера в діапазоні концентрацій кобальту 0,001 - 1,5мкг/мл Визначенню кобальту запропонованим методом не мішають 5 х 103 - 5 х 104 - кратні КІЛЬКОСТІ лужних, лужноземельних елементів, а також 100 - 500 - кратні КІЛЬКОСТІ аліМІНІЙ(ІІІ), ванадій(\/), хром(ІІІ), манган(ІІ), ферум(ІІ,ІІІ), нікол(ІІ), купрум(І,ІІ), цинк(ІІ), цирко Hm(IV), молібден(\/І), аргентум(І), аурум(І,ІІІ), кадмій(ІІ), станум(ІІ,І\/), Tenyp(IV), вольфрам(\/І), ртуть (І,II), талій(ІІІ), плюмбум(ІІ), бісмут(ІІІ) Висока вибірковість способу досягається за рахунок двохстадійної екстракції кобальту (II) у виді комплексу з 2-нітрозо-1-нафтолом В результаті обробки толуольного екстракту СоІ_з 2М розчином соляної кислоти руйнуються аналогічні комплекси металів (крім СоІ_з) та реекстрагуються у водну фазу А підвищення чутливості методу досягається згідно рівняння (2), в результаті утворення ІА кобальту з катіоном основного барвника (після відновлення Со(ІІІ) у Со(ІІ) аскорбіновою кислотою та іонізації ліганду (L) у лужному середовищі) При цьому максимальне значення молярного коефіцієнту поглинання ІА кобальту складає 10,5 х 10 при ^-гпах — 558НМ Далі приведені приклади та експериментальні данні (див табл 1 - 3), які доводять суттєвість впливу рН середовища, концентрації барвника ДІК та аскорбінової кислоти для досягнення максимальної чутливості визначення кобальту Дослідження проводили слідуючим чином У ділильну лійку об'ємом 25см 3 вносять 0,2мл 5 x 1 0 4 М розчину хлориду кобальту (5,90мкг Со 2+ ), додають розчин аміаку до встановлення рН = 4,3, 1мл 0,5%-ного розчину 2-нітрозо-1-нафтола і об'єм доводять дистильованою водою до 5мл Розчин перемішують, залишають на ЗОхв Далі додають 5мл толуола та екстрагують на протязі 1хв Екстракт ВІДДІЛЯЮТЬ від водної фази та встряхують з 5мл 2М розчином соляної кислоти Після промивання водою екстракт встряхують з 5мл водного розчина барвника ДІК та аскорбінової кислоти (0,5мл 10 3 М ДІК, 0,5мл 2% аскорбінової кислоти, 4мл аміачно-ацетатного буферного розчину) при рН рівне 10 Органічний шар ВІДДІЛЯЮТЬ, центрифугують та вимірюють оптичну густину (А) в 0,3см кюветах на фотоелектроколориметрі КФК-2 при Я,Єф = 540нм відносно екстракту контрольного досліду (без кобальту) Таблиця 1 Вплив рН на екстракцію ІА кобальту рН Оптична густина 9,0 0,64 9,5 0,70 9,8 0,73 10,0 0,74 10,3 0,73 10,5 0,69 11 0,57 Таблиця 2 Вплив концентрації барвника ДІК Концентрація ДІК, с х 10 4 М Оптична густина 0,5 0,61 0,7 0,70 0,8 0,74 1,0 0,73 1,2 0,73 1,4 0,68 2,0 0,66 Таблиця З Вплив концентрації аскорбінової кислоти Концентрація аскорбінової кислоти, мас% Оптична густина 0,10 0,61 0,12 0,67 0,15 0,73 0,20 0,74 0,25 0,73 0,27 0,69 0,35 0,69 53725 Таблиця 4 Порівняльна характеристика чутливості вибіркових методів визначення кобальту Показник Аналоги з 1-нітрозо-2з нітрозо-Rнафтолом[1] с іллю [2] Прототип з 2-нітрозо1-нафтолом[2] Запропонований спосіб Молярний коефіцієнт поглинання s (дм3 моль 1см 1) 2,9 х Ю 4 3,5x10 4 3,7x10 4 10,5 х Ю 4 Я-гпах, НМ 415 415 365 558 Границя визначення, мкг/мл (Amin = 0,005) 0,010 0,009 0,008 0,003 Данні, які приведені в табл 1 - 3 показують, що чутливість визначення кобальту максимальна при рН водного розчину 9,8 - 10,3 Оптимальна концентрація барвника ДІК - (0,8 - 1,2) х 104М, а аскорбінової кислоти 0,15 - 0,25мас % Приклад Визначення кобальту в приготовленому досліджуваному розчину Склад розчину 5,90мкг Со +2 , по Змг Ni 2+ , Mn 2+ , 2+ Mg , A1 3 + , Zn 2+ , Сг(ІІІ), по 1мг Cu 2 + , Fe3+, Cd 2 + , Sn(IV) До розчину, що досліджується (у ДІЛИЛЬНІЙ ЛІЙЦІ на 25см3) добавляють Змл аміачноацетатного буферного розчину (з рН = 4,5), 1мл 3%-ного розчину перекису водню та 1мл 0,5% розчину 2-нітрозо-1-нафтолу, об'єм доводять до Юмл дистильованою водою Розчин перемішують, залишають на ЗОхв Потім добавляють 5мл толуолу та екстрагують протягом 1хв Екстракт ВІДДІЛЯЮТЬ, встряхують з 5мл 2М НСІ, знову ВІДДІЛЯЮТЬ та промивають дистильованою водою Толуольний екстракт, що містить СоІ_з, встряхують з 5мл водного розчину, що містить 0,5мл 10 3 М ДІК, 2мл аміачно-ацетатного буферного розчину з рН рівним 10 та 0,5мл 2%-ного розчину аскорбінової кислоти, протягом бОсек Забарвлений органічний шар центрифугують та вимірюють оптичну густину в 0,3см кюветах на КФК-2 при Я,Єф = 540нм відносно екстракту контрольного досліду (без кобальту) КІЛЬКІСТЬ кобальту знаходять за калібрувальним графіком, побудованому аналогічно Знайдено кобальту 5,82мкг Відносне стандартне відхилення (Sr) при п = 5 та Р = 0,95 складає 0,030 Пропонований метод екстракційно - фотометричного визначення кобальту перевищує за чуттєвістю усі найбільш вибіркові методи (табл 4) визначення кобальту Це дозволяє використовувати його для визначення мікрограмових кількостей кобальту в різних, складних за складом об'єктах (високочисті речовини, об'єкти навколишнього середовища, біологічні матеріали) Винахід може бути використано для визначення мікрограмових кількостей кобальту у заводських, науково-дослідних та ХІМІЧНИХ лабораторіях Література 1 Пятницкий И В , Сухан В В Аналитическая химия кобальта М Наука 1975 253с 2 Марченко 3 Фотометрическое определение эллементов М Мир 1971 503с ВІДДІЛЯЮТЬ, ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)236-47-24