Спосіб спектрофотометричного визначення осмію (iv) у присутності платинідів

Реферат: Спосіб спектрофотометричного визначення осмію (IV) у присутності платинідів, за яким готують розчин безбарвної сполуки осмію(ІV) з рутином, додають розчин натрію хлориду, після чого доводять рН розчину до 3,5±0,05 розведеними хлоридною кислотою та натрію гідроксидом та через 20 хв вимірюють світлопоглинання розчину. Розчин сполуки осмію (IV) одержують при -3 послідовному змішуванні аліквот аналіту, 2,0±0,1 мл 1,0 × 10 М розчину реагенту, 1,0±0,1 мл 1,0М натрію хлориду, доводять кислотність середовища до рН розчину 3,5±0,05 та через 20 хв. вимірюють оптичну густину розчину за довжини хвилі =400 нм. Як реагент використовують 75 % спиртовий розчин. UA 96840 U (12) UA 96840 U UA 96840 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі аналітичної хімії і може використовуватися при визначенні осмію(ІV) у присутності всіх платинових металів як у модельних розчинах різного складу, так і у реальних складних об'єктах: інтерметалідах, сплавах, відходах виробництва, де присутні інші платиніди. Відомий спосіб фотометричного визначення осмію з тіосечовиною [Гинзбург СИ., Езерская Н.А, Прокофьев И.В. и др. Аналитическая химия платиновых металлов. М.: Наука, 1972. с. 259], за яким отримують забарвлені сполуки осмію з тіосечовиною після 15 хв нагрівання на киплячій водяній бані у хлоридно- чи сульфатнокислому середовищі. Проте спосіб не є високочутливий (чутливість 5 мкг/мл) і неселективний відносно платиноїдів. Відомий спосіб визначення осмію з нітрозо -R- сіллю [Хомупіку Г.М., Иванова Е.К., Маров И.Н., Беляева В.К., Костылева Е.Г. Исследование взаимодействия осмия(ІV) с нитрозо -Rсолью // Журн. неорг. химии. 1984. Т.29, №4. С. 1005-1009], який ґрунтується на отриманні забарвлених сполук осмію з реагентом у середовищі 1 М хлоридної кислоти після 1,5 год. нагрівання на киплячій водяній бані (чутливість 0,8 мкг/мл). Недоліком цього способу є значна тривалість процедури аналізу. Відомий спосіб спектрофотометричного визначення осмію за допомогою тіокарбаміду при рН 2-4 у середовищі 10 %-ного розчину SnCl2 (чутливість 5 мкг/мл) [Гинзбург СИ., Езерская Н.А, Прокофьев И.В. и др. Аналитическая химия платиновых металлов. М.: Наука, 1972. с. 259; Хольцбехер 3, Дивиш Л., Крал М., Шуха Л., Влачил Ф. Органические реагенты в неорганическом анализе / Под ред. 3.3. Высоцкого. - М.: Мир, 1979. - С. 752]. Проте спосіб не є високочутливий та неселективний відносно платиноїдів. Найближчим за технічною суттю - прототипом є спосіб визначення осмію (ІV) за допомогою флавоноїду морину [Михалина Г.М., Врублевська Т.Я, Коркуна О.Я. Спосіб фотометричного визначення осмію(ІV) // Пат. u201012973; заявник Львівський національний університет імені Івана Франка - №61010, заявл. 01.11.2010, опубл. 11.07.2011, бюлетень №13], за яким готують -4 розчин безбарвної сполуки осмію з реагентом, додають аліквоту 3,0 × 10 М розчину натрію тетраборату, 1,0 М розчин натрію хлориду, доводять рН = 9,5 розведеними розчинами хлоридної кислоти та натрію гідроксиду, нагрівають на киплячій водяній бані (98±1 °C) упродовж 3 хв, охолоджують його до кімнатної температури, отримують забарвлену сполуку осмію (IV) з морином і проводять вимірювання світлопоглинання при довжині хвилі 315 нм навпроти розчину порівняння на фотоколориметрі з кюветою 1=5 см. При цьому як реагент використовують -4 спиртовий розчин морину з вихідною концентрацією 3,8×10 М. Проте спосіб, хоча має високу чутливість визначення осмію(ІV) (0,004 мкг/мл), не є селективним щодо присутності усіх інших платинідів. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалити спосіб спектрофотометричного визначення осмію(ІV) у присутності платинідів шляхом використання одного з флавоноїдів, а саме рутину як спектрофотометричного реагенту, що дасть змогу без застосування маскувальних агентів селективно його визначати та здешевити процес аналізу. Поставлена задача вирішується тим, що у способі спектрофотометричного визначення осмію(ІV) у присутності платинідів, за яким готують розчин безбарвної сполуки осмію(IУ) з рутином, додають розчин натрію хлориду, після чого доводять рН розчину до 3,5±0,05 розведеними хлоридною кислотою та натрію гідроксидом та через 20 хв вимірюють світлопоглинання розчину, де розчин сполуки осмію(ІV) одержують при послідовному -3 змішуванні аліквот аналіту, 2 мл 1,0 × 10 М розчину реагенту, 1,0±0,1 мл 1,0М натрію хлориду, доводять кислотність середовища до рН розчину 3,5±0,05 та через 20 хв вимірюють оптичну густину розчину за довжини хвилі λ=400 нм, при цьому як реагент використовують 75 %-вий спиртовий розчин рутину. 2З літературних даних відомо, що вихідні комплекси OsCl6 мають значну кінетичну інертність [Аналитическая химия металлов платиновой группы / Сб. статей. Сост. и ред. Ю.А. Золотов, Г.М. Варшал, В.М. Иванов. М.: Едиториал УРСС, 2003. С. 39]. Автори зауважили, що реакція досить швидко проходить при кімнатній температурі, що підтверджує літературні дані про взаємодію флавонів з іонами металів через стадію утворення проміжної сполуки з наступним окисненням флавона та відновленням металу та подальшим комплексоутворенням між ними. Не виключена взаємодія між окисненим рутином та комплексом відновленого іону осмію з утворенням забарвленої сполуки [Kopacz М. Kompleksy kwercetyny, moryny і ich sulfonowych pochodnych z jonami metali / M. Kopacz, S. Kopacz // Materialy VI Ogolnopolskej Konferencji "Flavonoidy і ich zastosowanie". Rzeszow, 2004. S. 351-363]. Осмій належить до найдорожчих платинідів і найбільш розсіяних у земній корі елементів. Він має унікальні фізико-хімічні властивості, завдяки чому й знаходить широке практичне 1 UA 96840 U 5 10 15 20 25 30 35 40 застосування у сучасній техніці. Сплави осмію є перспективним матеріалом в умовах розвитку гістологічних досліджень, органічного синтезу, у новій техніці з довговічними і працюючими катодами. Проте осмій є надзвичайно токсичний, а особливо, його сполука - леткий тетраоксид, який, навіть у мізерних кількостях, подразнює слизові оболонки та органи дихання, вражає шкіру та очі. Контроль вмісту осмію у мінеральній сировині, промислових продуктах та відходах виробництва є важливим практичним завданням аналітичної хімії. Важливим інструментом для визначення елементів платинової групи є спектрофотометрія, основними перевагами якої є простота, доступність, експресність аналізу. Більшість поширених спектрофотометричних способів визначення осмію характеризуються невисокою селективністю, особливо серед платинідів, а тому вимагають проведення складних та тривалих процедур відокремлення чи концентрування осмію, що може спричинити значну похибку аналізу. Тому розробка способу селективного визначення осмію є актуальною. З літературних джерел відомо про використання рутину як реагенту для визначення лише паладію(II) [Malesev D., Kunic V. Investigation of metal-flavonoid chelates and the determination of flavonoids via metal-flavonoid complexing reatoin / Dusan Malesev, Vesna Kunic // J. Serb. Chem. Soc. 2007. V. 72. № 10. S. 921-939]. Автори вперше використали рутин для спектрофотометричного визначення іонів Os(IV), що дозволяє швидко проводити аналіз, 2незважаючи на значну кінетичну інертність вихідних комплексів OsCl6 . Використання запропонованих операцій дозволить спростити і здешевити процес аналізу та підвищити селективність визначення осмію. На кресленні - електронні спектри світлопоглинання досліджуваних розчинів з різною -3 концентрацією іонів осмію(ІV), Срут = COs(IV) = 1,0-10 М, рН = 3,5, де 1 - розчин рутину; 2 - розчин рутину з Os(IV) (1:0,5); 3 - розчин рутину з Os(IV) (1:1); 4 - розчин рутину з Os(IV) (1:2); 5 - розчин рутину з Os(IV) (1:5). Спосіб можна проілюструвати наступними прикладами після таких послідовних операцій: для підвищення аналітичного сигналу додають розчин натрію хлориду, спиртовий розчин флавоноїду, вносять аліквоту досліджуваного розчину, що містить Os(IV), доводять рН розчинів до 3,5±0,05. Вимірювання проводять на фотоколориметрі КФК-2 при довжині хвилі λ=400 нм чи на спектрофотометрі SPECORD М 40 при 420 нм. Спосіб фотометричного визначення осмію(ІV) з рутином: у мірну колбу місткістю 25,0 мл -3 послідовно вносять 1,0±0,1 мл 1,0 М розчину NaCl, додають 2,0±0,1 мл 1,0 × 10 М розчину рутину і вносять аліквоту досліджуваного розчину Os(IV) у межах 1,5-38,0 мкг/мл у кінцевому об'ємі. Доводять кислотність середовища отриманого розчину на рН-метрі за допомогою розведених розчинів хлоридної кислоти та натрію гідроксиду до рН=3,5±0,05. Доливають у колбу до риски дистильовану воду і розчин перемішують. Вимірювання інтенсивності світлопоглинання досліджуваного розчину відносно розчину порівняння - "холостої проби" проводять при довжині хвилі λ=400 нм через 20 хв на спектрофотометрі, використовуючи кювети l=3-5 см. Концентрацію Os(IV) знаходять за попередньо збудованим градуйованим графіком або способом добавок. Встановлено, що величина аналітичного сигналу при визначенні іонів осмію (ІV) з рутином лінійно залежить від концентрації аналіту в розчині (кресл.). Метрологічні характеристики способу спектрофотометричного визначення осмію (IV) наведено в таблиці 1. Таблиця 1 Метрологічні характеристики фотометричного визначення осмію(ІV) -5 -2 з рутином за СРут = 4,0 × 10 М, CNaCL=4,0 × 10 М; рН=3,5; λ=400 нм; l=3 см; n=5; Р=0,95 Система Os(IV)-мopин, рН =9,5 Os(IV)-pyтин, рН=3,5 45 Лінійність COs, мкг/мл Рівняння графіка, COs, мкг/мл 0,006-0,036 1,5-38,0 ΔA315=0,021+2,45×COs ΔA440=0,013+0,007×COs Нижня межа визначення, мкг/мл 0,004 0,40 Коефіцієнт кореляції, R 0,998 0,994 Дослідження селективностіспектрофотометричного визначення осмію (IV) у присутності платинідів за допомогою рутину проведено до зазначених співвідношень (Os:Ioн), вищі їх концентрації не вивчались. Результати експерименту наведено у таблиці 2. 2 UA 96840 U Таблиця 2 Селективність фотометричного визначення осмію(ІV) з рутином за -4 -5 -2 COs(IV)=1,50 ×10 M, СРут=4,0 × 10 М; CNaCl=4,0 ×10 M; рН=3,5; λ=400 нм; l=1 см Іон COs:Сlон 1:100 1:80 1:80 1:20 1:80 1:20 Ru(IV) Rh(III) Pd(II) Pt(IV) Ir(III, IV) Au(III) 5 Результати підтверджують, що спосіб визначення осмію з рутином є високоселективним по відношенню до платинідів. Правильність способу спектрофотометричного визначення ocмію (IV) перевіряли за аналізом модельних розчинів різного складу способом "введено-знайдено". Результати наведено у таблиці 3. Таблиця 3 Правильність спектрофотометричного визначення осмію (IV) у модальних розчинах за -5 -2 допомогою рутину (СРут = 4,0 × 10 M; CNaCI=4,0 × 10 М; рН=3,5; λ=400 нм; I=1 см; n=3; Р=0,95 Система COs:Сlон Os(IV):Ru(IV) 1:50 Os(IV):Rh(III) 1:30 Os(IV):Pd(II) 1:30 Os(IV):Pt(IV) 1:10 Os(IV):Ir(III, IV) 1:40 Os(IV): Ru(IV): Rh(III): Pd(II): Pt(IV): 1:50:30:30:10:40 Ir(III) 10 Введено Os, мкг 10,5 Знайдено Os, мкг/мл Sr, % 11,1±0,07 10,8±0,05 10,2±0,04 11,0±0,06 10,9±0,04 3,2 2,6 2,3 3,0 2,9 11,2±0,08 3,5 Наведені результати підтверджують отримання передбачуваного технічного результату. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 15 20 Спосіб спектрофотометричного визначення осмію (IV) у присутності платинідів, за яким готують розчин безбарвної сполуки осмію(ІV) з рутином, додають розчин натрію хлориду, після чого доводять рН розчину до 3,5±0,05 розведеними хлоридною кислотою та натрію гідроксидом та через 20 хв вимірюють світлопоглинання розчину, який відрізняється тим, що розчин сполуки -3 осмію(IV) одержують при послідовному змішуванні аліквот аналіту, 2,0±0,1 мл 1,0 × 10 М розчину реагенту, 1,0±0,1 мл 1,0М натрію хлориду, доводять кислотність середовища до рН розчину 3,5±0,05 та через 20 хв. вимірюють оптичну густину розчину за довжини хвилі =400 нм, при цьому як реагент використовують 75 % спиртовий розчин. 3 UA 96840 U Комп’ютерна верстка О. Рябко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4