Спосіб іонометричного визначення бору

Спосіб іонометричного визначення бору, що включає переведення сполук бору у форму тетрафторборат іонів за допомогою кислих фторидвмісних розчинів і наступного вимірювання активності іонів тетрафторборату з використанням хімічного сенсора, який відрізняється тим, що як електродоактивну речовину хімічного сенсора використовують іонний асоціат 2-(N-етилкарбазол-3)етиніл-1,3,3-триметил-3Н-індолію тетрафторборат із співвідношенням компонентів: 1,2 % - 2-(N-етилкарбазол-3)-етиніл-1,3,3триметил-3Н-індолій тетрафторборат, 65,8% - о-нітрофенілоктиловий етер, Решта - полівінілхлорид. (19) (21) a200807549 (22) 02.06.2008 (24) 25.05.2010 (46) 25.05.2010, Бюл.№ 10, 2010 р. (72) СТУДЕНЯК ЯРОСЛАВ ІВАНОВИЧ, ФЕРШАЛ МАКСИМ ВІКТОРОВИЧ, КУШНІР ЛАРИСА МИКОЛАЇВНА, КОТИК ОЛЕКСАНДРА МИХАЙЛІВНА (73) ДЕРЖАВНИЙ ВИЩИЙ НАВЧАЛЬНИЙ ЗАКЛАД "УЖГОРОДСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ" (56) SU 1735775 A1; 23.05.1992 SU 1557518 A1; 15.04.1990 SU 1057847 A; 30.11.1983 UA 36191 A; 16.04.2001 JP 6018508 A; 25.01.1994 JP 63298041 A; 05.12.1988 3 90769 4 Завдання винаходу - підвищення селективносліджуваної проби, добавляють 2,5мл розчину NH4F ті, спрощення процесу пробопідготовки, зменшенз концентрацією 1моль/л та 5мл суміші сульфатної ня тривалості аналізу борвміщуючих матеріалів. та фосфатної кислот з концентрацією 5 та 2моль/л Поставлене завдання досягається таким чивідповідно. Отриманий розчин перемішують пласном, що згідно способу іонометричного визначентмасовою мішалкою і залишають стояти не менше ня бору, який включає переведення сполук бору у 20 хвилин. Після витримування, до розчину, при форму тетрафторборат іонів за допомогою кислих перемішуванні, добавляють 7,5мл розведеного фторид вміщуючих розчинів і наступного вимірю(1:1) розчину аміаку і охолоджують до кімнатної вання активності іонів тетрафторборату з використемператури. В отриманий розчин занурюють елетанням хімічного сенсора, який відрізняється тим, ктроди (хлор срібний порівняння в пластмасовому що в якості електродоактивної речовини хімічного корпусі та іон-селективний на основі ЕКТІ) і вимісенсора використовується іонний асоціат 2-(Nрюють потенціал хімічного сенсора за допомогою етилкарбазол-3)-етініл-1,3,3-триметил-3Н-індолію високоомного мілівольтметра. тетрафторборат (ЕКТІ) із співвідношенням компоВміст бору знаходять із градуювального графінентів: 1,2% - 2-(N-етилкарбазол-3)-етініл-1,3,3ка, побудованого аналогічно з використанням статриметил-3Н-індолій тетрафторборату, 65,8% ондартних розчинів борної кислоти (табл.1) чи зчинітрофенілоктилового етеру, решта - полівінілхлотують покази з табло приладу в одиницях рид . логарифму концентрації у випадку попереднього Суттєвість вказаних умов, та деякі метрологічкалібрування іонометра (для концентрацій бору ні характеристики способу іонометричного визнабільш як 1мг/л). Концентрацію бору у пробі (С (В), чення бору ілюструються наступними прикладами мг/л) розраховують за рівнянням: аналізу різних борвміщуючих об'єктів. С (В), мг/л=10logX, Приклад №1. Виготовлення електроду. Вигоде log X - значення знайдене з градуювального товлення хімічного сенсора. 3,5мг іонного асоціату графіка чи зчитане із показів приладу. 2-(N-етилкарбазол-3)-етініл-1,3,3-триметил-3НДля побудови градуювального графіка викоіндолій тетрафторборату ретельно перемішують з ристовують стандартні розчини борної кислоти 100мг полівінілхлориду та 200мг пластифікаторавихідний з концентрацією 104,6мг/л , виготовлений о-нітрофенілоктилового етеру в керамічному тиглі. розчиненням у двічі дистильованій воді 0,6000г Отриману суміш розчиняють в 3мл тетрагідрофуН3ВО3 в мірній колбі на 1л, та робочий з концентрану і виливають в скляне кільце (d=25мм) прикрацією 10,49мг/л отриманий 10-кратним розведенлеєне до скляної поверхні, накривають фільтруваням вихідного двічі дистильованою водою. Вимільним папером, та залишають до повного рювання потенціалів градуювальних розчинів висихання на одну добу при кімнатній температурі. проводять починаючи з найбільш розведеного З отриманої еластичної мембрани за допомогою розчину, знімаючи покази з іонометра, з точністю коркорізу з діаметром 10мм вирізають диск який 0,1мВ, через 1-3хв після занурення електродів. З приклеюють до торця полівінілхлоридного корпуса одержаних даних будують градуювальний графік у для іон-селективних електродів. Отриману таким координатах Е=f(log СB). чином трубку з мембраною заповнюють внутрішПри вимірюванні розчинів невідомої концентнім розчином і використовують в якості хімічного рації після кожного вимірювання електроди просенсора. мивають дистильованою водою і обережно висуПриклад №2. Визначення бору у водах. шують фільтрувальним папірцем. У пластмасові (поліпропілен, поліетилен чи тефлон) стаканчики на 30-50мл вводять 10мл досТаблиця 1 Дані побудови градуювального графіка V (В), мл V (Н2О), мл СВ. мг/л 0 10 0 0,5 9,5 0,52 log CВ.мг/л Е, мВ 111,6 -0,280 93,7 Концентрація стандартного розчину бору С(В)=10,49мг/л С(В)=104,9мг/л 1 2,5 5 10 2,5 5 10 9 7,5 5 0 7,5 5 0 1,05 2,6 5,2 10,5 26,2 52,4 104,9 0,020 89,6 0,419 70,3 0,720 55,5 1,02 38,9 1,42 18,6 1,72 2,4 2,02 -16,3 5 90769 6 Таблиця 2 Результати аналізу вод Проба води Вода Червоного моря Мінеральна вода 1 Мінеральна вода 2 Знайдена концентрація бору, С(В) мг/л Розроблений спосіб Фотометричний спосіб з використанням Азометину Н [9] СВ СВсер СВ Sr 7,01 6,77 Св=6,86±0,20 6,92 6,88 0,19 0,022 Sr=0,023 6,68 7,03 24,37 23,65 СВ=23,60±0,58 23,55 23,4 0,9 0,032 Sr=0,019 23,35 22,27 20,27 19,93 СВ=19,86±0,40 19,42 19,66 0,52 0,021 Sr=0,016 19,34 19,33 Приклад №3. Визначення бору в боросилікатних матеріалах (скло). У пластмасові стаканчики на 30-50мл вносять точну наважку (0,1-0,5г) подрібненого матеріалу, добавляють 2мл плавикової кислоти і при помірному нагріванні на водяній бані (40-60°С) витримують до розчинення матеріалу. Отриманий розчин охолоджують і нейтралізують 3М розчином (NH4)2HPO4, в присутності 1 краплі метилового червоного до переходу червоного забарвлення у жовте. Після охолодження до кімнатної температури розчин кількісно переносять у мірну колбу на 25-50мл і доводять до мітки бідистилятом. Повертають розчин у пластмасовий стаканчик, занурюють електроди і вимірюють потенціал іонселетивного електроду на основі електродоактивної речовини - 2-(N-етилкарбазол-3)-етініл-1,3,3триметил-3Н-індолій тетрафторборату. Вміст бору (в одиницях масової концентрації (В2О3)) знаходять за формулою : pC F4 Mr 2 O 3 Vk ( 2O3 ) 100 % 2m Де рСBF4 - значення від'ємного логарифму концентрації тетрафторборат іонів. знаходять з градуювального графіку, побудованого у координатах Е=f(log C(BF4)) із використанням стандартних розчинів тетрафторборату амонію на фоні 1М (NH4)H2PO4, m маса зразка (г), VK - об'єм колби, Мr(В2О3)- відносна молекулярна маса. Або за формулою: C C Mr 2 O 3 Vx ( 2O3 ) 2m 10 Де Vx об'єм стандартної добавки, знайдений за методом Грана з використанням стандартного розчину тетрафторборату амонію з концентрацією Сcт.[10] Таблиця 3 Дані побудови градуювального графіка С( BF4), моль/л рС( BF4) Е, мВ 10-1 1 -133,8 Де С(BF4), моль/л- концентрація тетрафторборат іонів у розчині, рС(BF4) - від'ємний логарифм концентрації тетрафторборат іонів у розчині, Е 10-2 2 -82 10-3 3 -25,8 10-4 4 27,1 10-5 5 80,3 потенціал електроду мВ, що одержують з табло приладу. Рівняння градуювального графіку: Е=188,35+53,89 рС BF4. 7 90769 8 Таблиця 4 Результати аналізу борвміщуючих силікатних матеріалів зразок 1 2 3 4 5 (В2Оз), % 24,4 23,9 22,8 22,6 22,9 (В2О3),% 23,3 Розроблений спосіб визначення бору характеризується правильністю та кращою відтворюваністю та експресністю в порівнянні з прототипом. Спосіб може використовуватись у заводських, науководослідних та хіміко-аналітичних лабораторіях. Джерела інформації: 1. Немодрук А.А., Каралова З.К. Аналитическая химия бора / Серия „Аналитическая химия элементов". - М.: Наука. - 1964. - 277с. 2. Sah R. N., Brown P.H. Boron Determination A Review of Analytical Methods // Microchemical Journal.- 1997. - V.56. - P.285-304 3. Xiao-Bing Zhang, Can-Cheng Guo, Li-Xin Jian, Guo-Li Shen, Ru-Qin Yu. Fluoroborate ion sensitive PVC membrane electrode based on chloro[tetra(wamino-phenyl)porphinato]-manganese as neutral carrier // Anal. Chim. Acta. -2000.-V.419.-P.227-233 4. Saad S.M Hassan, M.A.F. Elmosalami. A new tetrafluoroborate liquid membrane electrode for selective determination of boron // Frezenius Z. Anal. Chem.- 1986.-№325.-P. 178-180 Комп’ютерна верстка В. Мацело (В2О3) 0,98 Sr 0,034 5. Perez-Olmos R., Etxebarria В., Ruiz M.P. Construction and evaluation of tetrafluoroborate selective electrodes. Aplication to plating baths analysis // Frezenius J. Anal. Chem . - 1994. - V.348. - P.341-345. 6. Borovski E.S., Ragoizha G.E., Voitovich A.I., Rakhmanko E.M, Gulevich A.L. Potentiometric determination of boron in borophosphosilicate glasses // Indust. Lab. - 1991. - V.57. - P.683-685. 7. Dolaberidze L.D., Zhgenti K.A., Chkhetiani N.A., Dzhaliashvili A.G. lonometric determination of boron in rocks and ores // Indust. Lab.- 1989.- V. 55.P. 31-32 8. Мигдли Д., Торренс К. Потенциометрический анализ воды / Пер. с англ. -М.:Мир, 1980.-516 с.-Прототип. 9. Lopez F.J., Gimenez E., Hernandez F. Analytical study on the determination of boron in environmental water samples // Fresenius J. Anal. Chem. - 1993. -V.346.-P.984-987 10. Камман К. Работа с ионоселективными электродами: Пер. с нем.- М.: мир. 1980 – 283с. 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