Спосіб кількісного визначення аніона ферату

Спосіб кількісного визначення аніона ферату, який включає взаємодію іонів FeO42- з Сr(ОН)4- в лужному середовищі, який відрізняється тим, що в процесі прямого потенціометричного титрування хромітним розчином проби, котра містить сполуки Fe(VI), фіксують точку еквівалентності за стрибком потенціалу платинового індикаторного мікроелектрода. (19) (21) u201001302 (22) 08.02.2010 (24) 25.08.2010 (46) 25.08.2010, Бюл.№ 16, 2010 р. (72) СУПРУНОВИЧ ВІКТОРІЯ ІВАНІВНА, ПАВЛОВА ОЛЬГА ВОЛОДИМИРІВНА, БЄЛЯНОВСЬКА ОЛЕНА АНАТОЛІЇВНА, ГОЛОВКО ІГОР ДМИТРОВИЧ, ГОЛОВКО ДМИТРО АРКАДІЙОВИЧ (73) ДЕРЖАВНИЙ ВИЩИЙ НАВЧАЛЬНИЙ ЗАКЛАД "УКРАЇНСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ХІМІКОТЕХНОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ" 3 52317 4 доліком даного способу є вплив на результати Поставлена задача вирішується тим, що в віаналізу виділяння кисню при анодній розгортці та домому способі кількісного визначення аніона феможливого утворення оксидів платини, котрі відрату, який включає взаємодію іонів FеО42- з новлюються при тих же потенціалах, що й сполуки Сr(ОН)4- в лужному середовищі, згідно корисної Fe(VI), що призводить до похибок в аналізі. моделі в процесі прямого потенціометричного титВідомий арсенитно-броматний спосіб, який барування хромітним розчином проби, котра містить зується на окисненні фератом As(III) до As(V) та сполуки Fe(VI), фіксують точку еквівалентності за титруванні отриманого розчину при 70 – 80°С титстрибком потенціалу платинового індикаторного рованим розчином бромата в присутності індикамікроелектрода. тора метилового оранжевого [Schreyer J.M., В способі, що заявляється, використовують Thompson G.W., Ockerman L.T. Ferrate Oxidimetry. метод прямого потенціометричного титрування, в Oxidation of Arsenite with Potassium Ferrate(VI) // ході котрого пробу, яка містить аніони FеО42-, титAnal. Chem. - 1950. - Vol.22, № 5. - P. 691 - 692]. До рують лужним розчином солі Сr(ІII): недоліків даного способу відносяться застосуван(1) FеО42- + [Сr(ОН)4]Fe(III) + CrO42ня при аналізі отруйних солей миш'яку, підвищеної Продуктом цієї реакції в залежності від умов температури та візуальна фіксація точки еквівалеможуть бути або аніони тетрагідроксоферата (ІII) нтності. [Fe(OH)4]- або залізо (III) гідроксид Fе(ОН)3. Відомий арсенитно-цератний спосіб, що ґрунБезпосередньо перед титруванням готують тується на окисненні фератом As(III) до As(V) та розчин, який містить іони [Сr(ОН)4]- (титрант), натитруванні отриманого розчину титрованим розчиступним чином. Спочатку готують розчин хром ном солі церію(ІV) у присутності індикатора охлориду (~ 0,1 М) розчиненням наважки кристалічфенантроліна [Schreyer J.M., Thompson G.W., ного СrСІ3 6Н2О (х.ч.) в бідистильованій воді. Для Ockerman L.T. Ferrate Oxidimetry. Oxidation стандартизації вихідного розчину хром хлориду ofArsenite with Potassium Ferrate(VI) // Anal. Chem. його переводять в хромат шляхом окиснення Н2O2 1950. - Vol. 22, № 5. - P. 691 - 6921. Недолік даного в лужному середовищі, а потім встановлюють точспособу полягає в використанні при аналізі токсину концентрацію в кислому середовищі титриметчних солей миш'яку та візуальній фіксації кінцевої рично за допомогою титрованого розчину солі Моточки титрування. Цей спосіб малопридатний для ра. Титрант (хромітний розчин) готують фератних розчинів, котрі сильно розклалися, оскірозведенням необхідної аліквоти вихідного розчильки забарвлені сполуки Fe(III) не дозволяють ну хром хлориду в концентрованому розчині правильно зафіксувати перехід забарвлення індиNaOH. катора в кінцевій точці титрування. Відібрану аліквоту розчину, який містить фе2Найбільш близьким за технічною сутністю та рат-іони FеО4 , об'ємом 10 - 20 мл (температура результатом, що досягається; до корисної моделі; 20–25°С) вносять до стакана для титрування, опущо заявляється; є титриметричний спосіб, (хромітскають індикаторний платиновий електрод. Комірний метод); котрий полягає в наступному: пробу ку сполучають сольовим містком з хлорсрібним ферату змішують з розчином Сr(ІII) в лужному сеелектродом порівняння, що знаходиться в насичередовищі; який взятий у надлишку, далі розчин ному розчині КСl. Розчин ферату при перемішунейтралізують сумішшю сірчаної і фосфорної кисванні магнітною мішалкою титрують лужним розлот і потім титрують біхромат; що утворився; розчином хроміту з точно відомою концентрацією, чином солі Мора в присутності індикатора натрій реєструючи при цьому потенціал індикаторного діфеніламінсульфоната, тобто реалізується метод електрода (платиновий мікроелектрод) відносно заміщення з візуальною фіксацією точки еквівалехлорсрібного електрода порівняння. В області кіннтності по зміні забарвлення індикатора [Schreyer цевої точки титрування спостерігається стрибок J.M.; Thompson G.W.; Ockerman L.T. Oxidation of потенціалу, що викликається заміною однієї елекChromium(III) with Potassium Ferrate(VI) // Anal. трохімічної (потенціалвизначальної) реакції Chem. - 1950. - Vol.22, № 11. - P.1426 - 1427] (про(2) тотип). До недоліків прототипу слід віднести нечітFe(VI) + 3е Fe(III) ку фіксацію зміни забарвлення редокс-індікатора в точці еквівалентності в розбавлених по біхромату на іншу розчинах. Використання великого асортименту реактивів (хром хлорид, натрій гідроксид, сірчана та фосфорна кислоти, сіль Мора, калій біхромат; (3) натрій діфеніламінсульфонат) та застосування Cr(VI) +3е Сr(III) великого надлишку деяких речовин (на останньоТочку еквівалентності визначають графічно по му етапі об'єм розчину; котрий титрують; складає кривій потенціометричного титрування. Концентприблизно 270 мл) приводять не лише до дорожрацію ферату розраховують по формулі: чання аналізу, але й до зниження його точності; CCr(OH) VCr(OH) 4 4 CFeO2 оскільки наявність домішок відновників або окис(4) 4 VFeO2 нювачів спотворює результати титрування. 4 В основу корисної моделі поставлено задачу де CFeO2 - молярна концентрація ферата; 4 вдосконалення способу кількісного визначення 22 VFeO - об'єм аліквоти аналізованого лужноаніона ферату FеО4 шляхом спрощення методи4 ки аналізу, скорочення його тривалості, поліпшенго розчину, який містить ферат; ня метрологічних характеристик та підвищення достовірності його результатів. 5 52317 6 Охолоджують до кімнатної температури. Лужний CCr(OH) - молярна концентрація хроміт-іонів 4 розчин хроміту готують безпосередньо перед кожв лужному розчині; ним аналізом. VCr(OH) - об'єм лужного хромітного розчину, Вводять аліквоту 5 мл розчину, котрий містить 4 ферат(VІ)-іон (зразок № 1, № 2 або № 3), до колякий витратили на титрування. би, яка містить лужний хромітний розчин. Далі доНаводимо приклад виконання способу, який дають 150 мл дистильованої води та підкислюють заявляється. 60 - 70 мл сірчаної кислоти 1 : 5 і 15 мл суміші сірПриклад. 10 мл лужного розчину ферата, який чаної та фосфорної кислот (2,3 М H2SO4; 4,9 М отриманий шляхом анодного розчинення сталевих Н3РO4). Відразу титрують в присутності індикатора пластин (Ст.3) розміром 2,5 х 4,0 см в 12,5 М натрій діфеніламінсульфоната (5-6 крапель) розNaOH (20 °С) в у електролізері з розділеними аночином солі заліза (ІІ), концентрацію котрого точно дним і катодним просторами при силі струму 0,06 встановлюють по стандартному біхроматному роА протягом 3 год. (зразок № 1), або 5 год. (зразок зчину безпосередньо перед використанням. Кінце№ 2), або 12 год. (зразок № 3), переносять до елеву точку титрування відмічають за зміною забарвктрохімічної комірки з платиновим мікроелектролення розчину від пурпурної до світло-зеленої. По дом (індикаторний електрод), яка сполучена совідомій концентрації розчину солі заліза(II) і викольовим містком з електродом порівняння ристаному об'єму обчислюють концентрацію ферхлорсрібним напівелементом ЭВЛ1-М3.1 в насирата, як показано нижче: ченому розчині калій хлориду. Далі в комірку при VFe2 NFe2 перемішуванні магнітною мішалкою поступово CFeO2 , (5) 4 додають титрант - свіжоприготований розчин хро3 VFeO2 4 -3 міту в 12,5 M NaOH, котрий містить 1,74 10 М де CFeO2 - молярна концентрація ферату; (зразок № 1), 2,02 10-3 М (зразок № 2) або 2,95 4 -3 10 М (зразок № 3) Сr(ОН)4 , реєструючи величину VFeO2 - об’єм аліквоти аналізованого лужнопотенціалу платинового мікроелектрода відносно го розчину, котрий містить ферат; хлорсрібного електрода. В області кінцевої точки VFe2 - об'єм розчину солі заліза(ІІ), який вититрування реєструється стрибок потенціалу, що тратили на титрування; викликається заміною однієї електрохімічної (потенціалвизначальної) реакції (2) на іншу (3). ПроNFe2 - нормальна концентрація розчину солі цедуру титрування зразків повторюють п'ять разів. заліза(II); Типові криві потенціометричного титрування зраз3 - коефіцієнт для перерахунку нормальної ка № 3 показані на фіг.1. Точку еквівалентності концентрації в молярну. визначають, обробляючи криві потенціометричноВ таблиці наведені метрологічні характеристиго титрування (фіг.1а, криві 1-5) диференціальним ки кількісного визначення ферат-іонів FeO42- спометодом (фіг.1б). Концентрацію ферату обчислюсобом прямого потенціометричного титрування, ють за формулою (4). який заявляється, і титрування за методом заміНаводимо приклад виконання способущення Шреєра (Schreyer J.M.) - Томпсона прототипу. (Thompson G.W.) - Оккермана (Ockerman L.T.) Приклад (прототип). Для приготування лужно(прототип). го хромітного розчину до 20 мл насиченого розчину натрій гідроксиду, вільного від агентів, які є відновниками, додають 3 - 5 мл 0,09 М розчину хром(IIІ) хлориду та 5 мл дистильованої води. Таблиця Метрологічні характеристики визначення іонів FeO42- (n = 5; Р = 0,95) Зразок № 1 2 3 Спосіб Прототип Спосіб, який заявляється Прототип Спосіб, який заявляється Прототип Спосіб, який заявляється Отримано FeO42, С± , М (8,12±0,23) 10-4 (8,18±0,06) 10-4 Sr 0,029 0,007 Дисперсія, S2 3,51 10-10 2,10 10-11 (1,18±0,01) 10-3 (1,17±0,01) 10-3 0,012 0,009 1,30 10-10 7,00 10-11 (2,45±0,02) 10-3 (2,42±0,01) 10-3 0,008 0,005 2,20 10-10 1,00 10-10 Як виходить з даних, котрі наведені в таблиці, результати кількісного визначення ферата способом прямого потенціометричного титрування, що заявляється, та титрування методом заміщення Шреєра - Томпсона -Оккермана (прототип) є зіставними. І спосіб, який заявляється, і прототип до зволяють зареєструвати зростання концентрації зі збільшенням тривалості електролізу. Але при використанні способу прямого потенціометричного титрування, що заявляється, в порівнянні з прототипом менше відносне стандартне відхилення Sr та дисперсія S2, отже, вище точність та відтворю 7 52317 8 ваність результатів аналізу. В області точки еквінтрацію аніона ферату в концентрованих розчинах валентності криві потенціометричного титрування гідроксидів лужних металів. одного і того ж зразка практично співпадають (фіг. Спосіб кількісного визначення аніона ферату 1а, криві 1 - 5). При цьому методика прямого потеFeO42- в концентрованих розчинах гідроксидів лунціометричного титрування, яке заявляється, в жних металів, котрий заявляється, може бути випорівнянні з прототипом включає менше число користаний у виробництві сполук Fe(VI) електрохіоперацій та дозволяє експресне визначити концемічним методом. Комп’ютерна верстка В. Мацело Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601