Спосіб кількісного визначення ітрію в оксиді скандію

Изобретение относится к аналитической химии, а именно к анализу высокочистого оксида скандия на содержание микропримесей иттрия. Наиболее близким к заявляемому изобретению является способ фотометрического определения иттрия в присутствии скандия с 1-(2-оксифенил)-3-фенил-5-(1"-бензилбензимидазолил-2")формазаном (Марина Н.В., Холевинская Н.В., Караваева Е.С., Полежаев Ю.М. Зао.лаборатория, 1984, т.5, №10, с.4-5). По этому способу комплексообразование скандия проходит в более кислой области, чем комплексообразование иттрия. Это позволяет проводить определение скандия их одной пробы при рН 3,8-4,0, а при более высоких значениях рН 6,0-6,2 во второй пробе определяют сумму иттрия и скандия с последующим расчетом содержания иттрия по разности. Недостатками способа являются: высокий предел обнаружения - 0,32%; способ предусматривает построение трех градуировочных графиков, что делает его более трудоемким и требует определенных затрат времени; способ предусматривает присутствие в растворе лишь соизмеримых количеств скандия, т.к. при больших количествах скандия (десятки микрограмм) и малых содержаниях иттрия (1×10-3 - 1×10-4%), определить величину Аэкс. = Ag - ASc (рН - 6,0) невозможно (фиг. 1). Это делает данный метод непригодным для определения микросодержаний иттрия в оксиде скандия. В основу изобретения поставлена задача создания способа количественного определения иттрия в оксиде Скандия с целью снижения предела его обнаружения. Поставленная задача решается в способе количественного определения иттрия в оксиде скандия, включающем приготовление анализируемой пробы, взаимодействие ее с органическим реагентом, регистрацию оптической характеристики комплекса иттрия с последующим расчетом по методу добавок тем, что в качестве органического реагента используют 1×10-3 М раствор 5,7-дихлор-8-оксихинолина (ДХО), а комплексное соединение иттрия сорбируют на пенополиуретане, при этом сорбцию проводят при рН = 5,8-6,2, а регистрацию интенсивности люминесценции иттрия осуществляют на сорбенте. Использование изобретения позволяет: снизить предел обнаружения до 1× 10-4 %; ускорить и упростить процесс определения. Использование сорбции комплекса иттрия с ДХО на пенополиуретане и регистрация интенсивности люминесценции непосредственно на сорбенте позволяет значительно снизить предел обнаружения, т.к. закрепление комплекса на твердой матрице делает структуру более жесткой, что способствует уменьшению безизлучательных потерь энергии. Определение иттрия в оксиде скандия в предлагаемом способе возможно благодаря тому, что сорбция комплексов иттрия и скандия с ДХО на пенополиуретане проходит при разных значениях рН. Максимальное извлечение скандия из раствора происходит при рН = 5,0, иттрий извлекается в более щелочной области при рН от 4 до 10 с максимумом при рН 6-8 (фиг.2). Однако в присутствии в растворе 10-кратного избытка скандия интенсивность люминесценции иттрия на сорбенте возрастает в 1,7 раза. Для устранения влияния скандия на интенсивность люминесценции иттрия на сорбенте использовано отделение скандия путем экстракции этого элемента хлороформным раствором диантипирилметана в присутствии роданид-ионов их 0,5-1,5 Н по HCl растворов. Ионы иттрия в этих условиях не экстрагируются. Отделение скандия от иттрия путем экстракции диантипирилметаном проходит за 10 мин, затем в течение 5 минут проводится сорбция иттрия на пенополиуретане и измеряется интенсивность люминесценции комплекса на нем. Определение иттрия в пробе возможно по методу добавок в течение одного часа. Таким образом, резюмируя вышесказанное, можно заключить, что предполагаемый способ позволяет: снизить предел обнаружения иттрия до 1×10-4%; проводить определение иттрия в оксиде скандия; ускорить и упростить определение; устранить многостадийность процесса. Установлено, что I люм. иттрия на сорбенте зависит от содержания реагента в растворе, кислотности среды, количества сорбента и времени сорбции. Как видно из фиг.2, наибольшая интенсивность люминесценции иттрия на сорбенте наблюдается при рН = 5,8-6,2, при введений в раствор 0,2-0,4 мл 10-3 М раствора 5,7-дихлор-8-Окси-хинолина (фиг.3), для сорбции необходимо 12-17 мг сорбента (фиг.4), время сорбции составляет 5-10 мин (фиг.5). Сорбцию проводят из водно-этанольных растворов с максимальным содержанием этанола 15-20% (фиг.6). Необходимое значение рН = 5,8-6,2 создавали в растворе с помощью 4%-ного раствора уротропина, подкисленного соляной кислотой до указанного значения рН. Спектры люминесценции регистрируют с помощью спектрометра ИСП-51 с фотоэлектрической приставкой ФЭП 1 при l=510 нм. Люминесценцию возбуждают кварцевой лампой ВСВД-120Л со светофильтром УФС-2. По интенсивности полосы люминесценции для раствора пробы и пробы с добавками рассчитывают содержание иттрия по формуле: где hx, hx+д - интенсивность люминесценции пробы с добавкой, С - концентрация добавки. Определение иттрия проводили в образцах оксида скандия марки ОС - 99,0 (I) и ОС -99,95(11). На фигурах 1-6 показана зависимость: фиг.1 - комплексообразование иттрия и скандия; фиг.2 интенсивность люминесценции иттрия и скандия от рН раствора; фиг. 3 - интенсивности люминесценции иттрия и скандия от количества 5,7-дихлор-8-оксихинолина; фиг.4 - интенсивность люминесценции иттрия и скандия от количества сорбента; фиг.5 - интенсивность люминесценции иттрия и скандия от времени сорбции; фиг. 6 - интенсивность люминесценции иттрия и скандия от количества этанола. Способ осуществляют следующим образом. Анализируемый оксид скандия переводят в раствор, раствором диантипирилметана в хлороформе в присутствии роданид-иона проводят экстракцию скандия, в водной фазе определяют иттрий. Для этого в три стаканчика помещают анализируемый раствор, в два из них добавляют разные количества стандартного раствора хлорида иттрия, реагенты в таких количествах, чтобы их концентрация составляла: 5,7-дихлор-8-оксихинолина - (2-4 × 10-5 М, этанол - 15-20%; 12-17 мг сорбента, сорбцию проводят в течение 5-10 мин при рН раствора равном 5,8-6,2. Пример. Анализируемый оксид скандия и исходные растворы иттрия готовят следующим образом: навеску массой 50 мг, прокаленного при 600°С в течение 1 часа оксида скандия (оксида иттрия), смачивают 1 мл дистиллированной воды, добавляют 5 мл концентрированной соляной кислоты, растворяют, упаривают до получения влажных солей, разбавляют в мерной колбе емкостью 50 мл дистиллированной водой (рН раствора 3,0-4,0). Получают растворы с содержанием Sc2O3 (либо Y2O3)-1 мг/мл 1×10-3М раствор ДХО готовят растворением его точной навески в этаноле. Отделение скандия проводят путем экстракции хлороформом его комплекса с диантипирилметаном в присутствии роданид-иона. При этом раствор оксида скандия (15 мг Sc2O3) подкисляют HCI до 1Н раствора, помещают в делительную воронку, вводят 1 мл роданида аммония с концентрацией 1 г/мл. Объем водной фазы доводят до 15 мл водой. Экстрагируют 15 мл хлоро-формного раствора диантипирилметана (1 г ДАМ в 15 мл) в течение 10 мин, оставляют на 1-2 мин для расслаивания фаз. Хлороформный слой, содержащий скандий, отбрасывают, в водной фазе определяют содержание иттрия. В 3 пробирки помещают аликвотную часть анализируемого раствора, предварительно доведя рН до 4,5, в две из них вводят разные количества стандартного раствора хлорида иттрия, по 0,4 мл 10 -3 М раствора 5,7-дихлор-8-оксихинолина, 2 мл этанола, 0,2 мл 4%-ного раствора уротропина (рН = 6) и доводят объем дистиллированной водой до 10 мл. Проводят сорбцию 15 мг пенополиуретана в течение 5 минут. Сорбент отфильтровывают, высушивают, регистрируют I люм. иттрия на сорбенте при l=510 нм. Содержание Y рассчитывают по методу добавок. Правильность анализа проверена методом добавок и путем варьирования навесок образца. В проанализированных нами образцах оксидов скандия содержание иттрия согласно паспортным данным составляло < 1×10-3%. Добавки 0,2 и 0,5 мкг иттрия в 5 мг Sc2O3, проведенные через весь ход анализа, найдены равными соответственно (мкг): 0,19 ± 0,02 (n = 5; р = 0,95; Sr = 0,11) 0,51 ±0,13(n = 5;p=0,95;Sr = 0,08). Приведенные данные показывают, что разработанная методика позволяет определять иттрий в оксиде скандия с удовлетворительной правильностью и сходимостью. При массе анализируемого образца 5 мг возможно определение 1 × 10-4% иттрия. В оксидах скандия марки ОС - 99,0 и ОС - 99,95 найдено иттрия соответственно 2×10-4% (Sr =0,046) и 1,1×10-4%(Sr = 0,058).