Спосіб екстракційно-фотометричного визначення хрому (ііі)

Спосіб екстракційно-фотометричного визначення хрому (ІІІ), що включає утворення та екстракцію толуеном забарвленого іонного асоціату з органічними реагентами з наступним фотометруванням, який відрізняється тим, що як органічні реагенти використовують натрієву сіль 1нафтоїлгідразону піровиноградної кислоти та ціаніновий барвник астрафлоксин FF (хлоридна сіль), а вилучення толуеном іонних асоціатів хрому (ІІІ) проводять при рН 5,7-7,8 зі ступенем вилучення 88,7 %. (19) (21) u201006149 (22) 21.05.2010 (24) 10.12.2010 (46) 10.12.2010, Бюл.№ 23, 2010 р. (72) СУХАРЕВ СЕРГІЙ МИКОЛАЙОВИЧ, СУХАРЕВА ОКСАНА ЮРІЇВНА, ЧУНДАК СТЕПАН ЮРІЙОВИЧ, ДЕЛЕГАН-КОКАЙКО СВІТЛАНА ВАСИЛІВНА, ПЕТКАНИЧ АННА МИХАЙЛІВНА (73) ДЕРЖАВНИЙ ВИЩИЙ НАВЧАЛЬНИЙ ЗАКЛАД "УЖГОРОДСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ" 3 55224 FF (АФ) проходить в середовищі близькому до нейтрального (рН 5,7-7,8), яке створюється 1 М ацетатним буферним розчином. Залежність оптичної густини толуенних екстрактів ІА Хрому (ІІІ) з вказаними реагентами від кислотності водної фази представлено на Фіг.1 (CCr(ІІІ)=2 10-5 моль/дм3; СНГПВ=4 10-4 моль/дм3; САФ=8 10-5 моль/дм3; =540±10 нм; =0,3 см; тривалість екстракції 30 с; 1 - ІА хрому; 2 - контрольний дослід; 3 - різниця оптичної густини екстрактів ІА Хрому та контрольного досліду). Рівновага екстракційного процесу вилучення ІА Хрому (ІІІ) досягається протягом 24 хв, толуенні екстракти ІА стійкі протягом доби. Забезпечення повноти зв'язування Хрому (ІІІ) в комплекс та ІА досягається незначним стехіометричним надлишком органічних реагентів по відношенню до Хрому (ІІІ). Необхідний 2-кратний надлишок АФ та 4-кратний надлишок НГПВ. Вивчення вплив кислотності середовища на ефективність утворення та екстракції ІА Хрому (ІІІ) з НГПВ та АФ і показано, що початок утворення ІА Хрому (ІІІ) в слабокислому середовищі зумовлений таутомерією ліганду і переходом його в оксиазинову форму, з утворенням аніонного комплексу Хрому, а пригнічення екстракції ІА в слаболужному середовищі зумовлений гідролізом комплексу Хрому (ІІІ) [9, 10]. Утворення комплексу Хрому (ІІІ) з НГПВ потребує активації, яку проводять шляхом попереднього нагрівання розчину (оптимальний час нагрівання при 50-55°С складає 45-50хв, при 80-90°С 4-8 хв., при кип'ятінні - 20-30 с), після чого розчин охолоджують, додають інші реагенти і проводять визначення Хрому. Для пригнічення екстракції контрольного досліду, що сприятиме покращенню метрологічних характеристик методу, вивчено вплив концентрації диметилформаміду (ДМФА) на ефективність екстракції толуеном ІА Хрому (ІІІ) з НГПВ та АФ. Показано, що оптимальна концентрація ДМФА у водній фазі складає 8-10% Об. При додаванні ДМФА, зменшується оптична густина екстракту контрольного досліду, але при високих концентраціях диметилформаміду пригнічується і екстракція толуеном ІА Хрому. Залежність оптичної густини толуенних екстрактів ІА Хрому (ІІІ) з НГПВ та АФ від концентрації ДМФА представлена на Фіг.2 (CCr(ІІІ)=2 105 моль/дм3; СНГПВ=4 10-4 моль/дм3; -5 3 САФ=8 10 моль/дм ; =540±10 нм; =0,3 см; рН=6,5; тривалість екстракції 2 хв; 1 - ІА хрому; 2 контрольний дослід; 3 - різниця оптичної густини екстрактів ІА Хрому та контрольного досліду). Як екстрагенти вивчені гомологи бензену, естери ацетатної кислоти, тетрахлорометан та інші. Найбільш ефективними виявилися бензен та то 4 луен, а з огляду на високу токсичність бензену, найбільш зручним екстрагентом є толуен. Методом повторної екстракції, а також аналізом екстракту та рафінату на вміст Хрому (методом атомноабсорбційної спектрометрії) встановлено, що ступінь вилучення Хрому (ІІІ) у вигляді його ІА з НГПВ та АФ складає 88,7%. Максимум світлопоглинання толуенних екстрактів ІА Хрому (ІІІ) з НГПВ та АФ складає 561 нм (ε561нм=9,7 104), виконання закону Бера спостерігається в межах концентрації Хрому (ІІІ) 0,013,5 мг/дм3, межа визначуваних вмістів Хрому (ІІІ) за 3S-критерієм складає 0,005 мг/дм3. Максимуми світлопоглинання толуенних екстрактів ІА Хрому (ІІІ) з НГПВ та АФ і контрольного досліду співпадають, адже світлопоглинання зумовлене власним забарвленням ціанінового барвника АФ. В оптимальних умовах утворення та екстракції ІА Хрому (ІІІ) із зазначеними органічними реагентами світлопоглинання екстрактів контрольного досліду є незначним, що дозволяє проводити екстракційнофотометричне визначення Хрому (III). Визначенню Хрому (ІІІ) заважають рівні кількості Аl(ІІІ), Ga(III), In (III), Fe (III), Fe (II), Rh (III), Іr (ІІІ). Вплив Al (III), Fe(III) та Fe(II) усувають додаванням фторидів. Показана можливість визначення Хрому (ІІІ) запропонованим способом у різноманітних природних і технічних об'єктах. Приклад 1. Визначення Хрому в бронзах. Наважку сплаву (0,1-0,2 г) розчиняють в 10 см3 HNO3 (1:1). Розчин кип'ятять до виділення оксидів Нітрогену, додають 1,0 см3 H2SO4к і кип'ятять до виділення оксидів Сульфуру. Додають 10-15 см3 дистильованої води, розчиняють "мокрі" солі при нагріванні, охолоджують розчин, розбавляють до 100 см3 дистильованою водою. 1,0 см3 розчину сплаву поміщають в градуюванні пробірки, додають 4,0 см3 0,05 М розчину НГПВ та нагрівають на водяній бані (80°-90°С) протягом 5-7 хвилин. Після 3 охолодження розчину, додають 0,5 см 0,001 М 3 3 розчину АФ, 0,5 см ДМФА, 2,0 см буферного розчину (рН 7) та 0,2 см3 1 М розчину NaF. Розчин залишають відстоювати протягом 30 хвилин. Додають 5,0 см3 толуену та екстрагують протягом двох хвилин. Після розшарування фаз екстракт відділяють і вимірюють оптичну густину екстракту при 561нм в кюветах 1,0 см відносно екстракту контрольного досліду (контрольний дослід готують аналогічно, але без нагрівання). Вміст Хрому знаходять методом добавок. Правильність методики перевіряли аналізом стандартних зразків сплавів. Результати визначення Хрому в стандартних зразках бронз представлені в табл. 1. Таблиця 1 Результати визначення Хрому в стандартних зразках бронз (n=6; Р=0,95) Марка сплаву Бр X 0,5 Бр X 0,4 БрХ Найменування сплаву М277х М273 М276х Знайдено Сr, % 0,516 0,381 0,872 Вміст Сr, % 0,530±0,020 0,383±0,006 0,880±0,020 Sr 0,045 0,054 0,032 5 55224 Приклад 2. Визначення Хрому (ІІІ) в природних прісних водах. 5,0 см3 досліджуваної води переносять в гра3 дуйовані пробірки, додають 1,0 см 0,05 М водного розчину НГПВ і нагрівають розчин на водяній бані (80°-90°С) протягом 5-7 хв. Після охолодження розчину додають 0,3 см3 1 М розчину NaF, 0,5 см3 0,001 М розчину АФ, 1,0 см3 ДМФА та до об'єму 10,0 см3 доводять буферним розчином (рН 7). Додають 5,0 см3 толуену і екстрагують протягом двох хвилин. Після розшарування фаз екстракт 6 відділяють, центрифугують (у випадку помутніння) та вимірюють оптичну густину екстрактів при 561 нм в кюветах з товщиною поглинаючого шару 1,0 см відносно екстракту контрольного досліду (готується аналогічно, але без нагрівання). Вміст хрому знаходять за градуювальним графіком, який побудований з використанням стандартного розчину Хрому (ІІІ). Результати визначення Хрому (ІІІ) в зразках води річки Уж наведені в табл. 2. Таблиця 2 Результати визначення Хрому (ІІІ) в воді р. Уж (n=6; Р=0,95) Зразок води №1 №2 №3 №4 Знайдено Сr (ІІІ), мг/дм3 X Sr 0,008±0,001 0,063 0,062±0,003 0,041 0,041±0,002 0,048 0,073±0,003 0,035 Корисна модель може бути використана в контрольно-аналітичних, науково-дослідних, заводських та інших відомчих лабораторіях. Джерела інформації 1. Лаврухина А.К., Юкина Л.В. Аналитическая химия хрома. - М.: Наука, 1979. - 220с. 2. Коваленко Е.В., Петрашень В.И. Спектрофотометрическое исследование комплекса дифенилкарбазида с хромом (VІ) // Журн. аналит. химии. - 1963. - 18, №8. - С.793-797. 3. Определение хрома в почвах фотометрическим методом / Е.В. Ванчикова, О.Р. Ахмерова, Л.И. Адамова, Б.М. Кондратенюк // Завод, лаб. 2006. - №12. - С.8-11. 4. Pannain Mauricio С, Santelli Ricardo E. On the spectrophotometric flow injection determination of chromium (VI) in natural waters after on-line preconcentration on activated alumina. // Talanta. - 1995. 42, №11. - P.1609-1617. 5. Andrade Francisco J., Tudino Mobel В., Troccoli Osvaldo E. Flow dissolution of 1,5 Знайдено Сr (ІІІ), мг/дм3 згідно [10] X Sr не знайдено 0,059±0,002 0,039 0,043±0,002 0,049 0,071±0,003 0,037 diphenylcarbazide for the determination of chromium (VI) // Analist. - 1996. - 121, № 5. - P.613-616. 6. Татаев О.А., Абдулаев P.P. Сравнительное изучение некоторых реагентов для фотометрического определения хрома (III) // Журн. аналит. химии. - 1970. - 25, №5. - С.930-933. 7. Абдулаев P.P., Татаев О.А., Бусев А.И. Спектрофотометрическое исследование комплекса эриохромцианина с хромом (III). //Зав. лабор. 1971. - 37, №4. - С.389-391. 8. Yotsuyanagi Т., Takeda Y., Yamashita R., Aomura K. The extraction-spectrophotometric determination of chromium (III) with 4-(2-pyridylazo)resorcinol //Analyt. chim. acta. - 1973. - 67, № 2. - P. 297-306. 9. Сухарев С.Н., Чундак С.Ю., Сухарева О.Ю. Экстракционно-фотометрическое определение хрома (III) в речных водах // Химия и технология воды. - 1997. - 19, №1. - С.14-18 - прототип. 10. Лурье Ю.Ю. Унифицированные методы анализа вод. - М.: Химия, 1971. - 376с. 7 Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська 55224 8 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