Спосіб визначення домішок оксиду свинцю(іі) в важкорозчинних солях свинцю(іі)

Реферат: Винахід належить до галузі аналітичної хімії, а саме до способів визначення міліграмових кількостей оксиду свинцю (РbО) при фазовому хімічному аналізі. Спосіб визначення домішок оксиду свинцю(II) у важкорозчинних солях свинцю(ІІ) включає обробку проби селективним розчинником, фільтрування і подальше кількісне визначення розчиненого свинцю. При цьому, як селективний розчинник використовують суміш, що містить 24-36 об. % ацетилацетону, 55-67 об. % ацетону, 0,010-0,015 об. % тритону Х-100 і решту води. Розчинення проводять при кімнатній температурі і перемішуванні протягом 3-7 хвилин. Спосіб дозволяє значно підвищити селективність вилучення РbО з важкорозчинних солей свинцю, зокрема у фториді свинцю, є простим у використанні, дає змогу швидко визначати 0,2-2 % РbО у важкорозчинних солях. UA 110445 C2 (12) UA 110445 C2 UA 110445 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Винахід належить до галузі аналітичної хімії, а саме до способів визначення міліграмових кількостей оксиду свинцю (РbО) при фазовому хімічному аналізі. Селективне розчинення окислених форм свинцю найбільш часто використовується при фазовому аналізі руд кольорових металів і продуктів кольорової та чорної металургії. Відомий спосіб вилучення оксиду свинцю з руд [Филиппова Н.А. Коростелева В.А. Анализ руд цветных металлов и продуктов их переработки. Сборник трудов Гинцветмета. № 18. - М.: Металлургиздат, 1961. - С. 153-157] із застосуванням глікоколу (амінооцтової кислоти) як селективного розчинника. Повне розчинення досягається при перемішуванні з 3 %-им розчином глікоколу протягом 2 годин. Гарним розчинником масикоту (ромбічної модифікації РbО жовтого кольору) є 15 %-ий розчин ацетату амонію при температурі кипіння [Филиппова Н.А. Фазовый анализ руд и продуктов их переработки. - М: Металлургия, 1964. 255 с.]. Відомий також спосіб вилучення оксиду свинцю [А.с. СРСР № 994411, G01N 25/48, С01G 21/00], за яким як розчинник окислених форм свинцю використовують суміш, що містить 0,30,4 %-ний розчин оцтової кислоти і 18-27 %-ний розчин глюкози при кип'ятінні протягом 15 хв. Розчинення відбувається з утворенням ацетату свинцю і комплексних сполук його з глюкозою. Загальним недоліком відомих методів є велика розчинність основи (солей свинцю) в сумішах, що використовуються для селективного розчинення РbО, що значно спотворює результат аналізу. Найбільш близьким до запропонованого винаходу і прийнятим нами як прототип є спосіб визначення оксидів і сульфатів свинцю [А.с. СРСР № 1290136, G01N 31/00, G01N 33/20], який включає обробку проби селективним розчинником, фільтрування і подальше кількісне визначення. Для селективного розчинення оксиду свинцю початкову пробу обробляють при кип'ятінні сумішшю амінооцтової кислоти і глюкози у співвідношенні 1:(20-33) при їх концентраціях 0,75-1,0 і 20-25 об. % відповідно. Подальшу кількісну реєстрацію в розчині проводять одним з відомих методів. Однак, такий метод не підходить для селективного розчинення оксиду, що міститься в солях свинцю, тому що основа розчиняється в запропонованій суміші так само добре, як і компонент, що визначається. А фторид свинцю (РbF2) розчиняється в амінооцтовій кислоті навіть краще, ніж оксид. В основу винаходу поставлена задача розробки способу визначення домішок оксиду свинцю(II), в якому за рахунок підбору селективного розчинника, що дозволяє кількісно вилучити оксид свинцю(ІІ) з його важкорозчинних у воді солей, не допустити розчинення основи та підвищити тим самим селективність і точність визначення РbО у зразку. Вирішення поставленої задачі забезпечується тим, що в способі визначення домішок оксиду свинцю(ІІ) у важкорозчинних солях свинцю(II), який включає обробку проби селективним розчинником, фільтрування і подальше кількісне визначення розчиненого свинцю, згідно з винаходом, як селективний розчинник використовують суміш, що містить, об. %: ацетилацетон 24-36 ацетон 55-67 тритон Х-100 (0,1 %-ий розчин) 0,010-0,015 вода решта, а розчинення проводять при кімнатній температурі і перемішуванні протягом 3-7 хвилин. Ацетилацетон (АА) - 2,4- пентандіон, легко утворює з багатьма іонами металів стійкі внутрішньокомплексні сполуки, в яких обидва атоми кисню координаційно пов'язані з металом. Він слабко розчиняється у воді (16 г в 100 мл), але змішується з органічними розчинниками. Ацетилацетонати металів не розчиняються у воді, але розчиняються в надлишку ацетилацетону та в полярних органічних розчинниках. Розчинення РbО відбувається за рахунок утворення комплексу свинцю(II) з ацетилацетоном. У чистому ацетилацетоні оксид свинцю(ІІ) розчиняється повільно, осад покривається плівкою, що перешкоджає подальшому розчиненню. 3 Ацетилацетон, що являє собою маслянисту рідину щільністю 0,98 г/см , практично не проходить через паперовий фільтр. Використання ацетону покращує розчинення ацетилацетонату свинцю і прискорює фільтрування суміші. Крім того, як показали експериментальні дані, у присутності ацетону помітно знижується розчинність основи. Слід однак уточнити, що в суміші 1 мл ацетилацетону і 3 мл ацетону за 5 хвилин розчиняється тільки 40-45 % введеної кількості РbО. В ході досліджень було встановлено, що для отримання однорідного розчину концентрація ацетону повинна перевищувати концентрацію ацетилацетону. При збільшенні концентрації ацетилацетону розчинність РbF2 дещо зростає, а зі збільшенням концентрації ацетону трохи знижується. 1 UA 110445 C2 5 10 15 20 25 30 Введення в суміш розчинників тритону Х-100 дозволяє значно прискорити розчинення оксиду свинцю(ІІ) за рахунок зменшення поверхневого натягу в розчині та поліпшення змочуваності твердих поверхонь. Найбільший вплив на розчинність оксиду і солей свинцю(ІІ) надає концентрація тритону Х100. Дані, наведені в табл. 1 і 2 показують, що оптимальною є концентрація тритону Х-100 0,010-0,015 об. %. Менші концентрації недостатні для повного вилучення РbО, при збільшенні концентрації тритону Х-100 в суміші сильно підвищується розчинність основи (PbF2). З'ясовано, що за відсутності РbО розчинність PbF2 в запропонованій суміші невелика і складає 0,3-0,4 мг. Як показали дослідження, присутність оксиду свинцю(ІІ) в пробі, що аналізується, пригнічує розчинність фториду, про що свідчать результати перевірки методики (див. табл. 3). При використанні запропонованого способу, РbО практично повністю вилучається в розчин. Суміш ацетону, ацетилацетону, тритону Х-100 і води у вибраних концентраціях являє собою однорідний прозорий розчин. Компоненти суміші не заважають подальшому титруванню, розчинений свинець взаємодіє з ЕДТА швидко і кількісно, перехід забарвлення індикатора дуже чіткий. Експериментально встановлено, що в суміші розчинника до 3 мг РbО повністю розчиняється вже за 3 хвилини. Перемішування суміші більше за 7 хвилин призводить до збільшення похибки визначення РbО через підвищення розчинності фториду свинцю. В табл. 1 показано вплив концентрацій розчинників і часу перемішування на розчинність PbF2 при відсутності РbО (наважка 80-100 мг) на прикладі повного вилучення до 3 мг оксиду свинцю(ІІ) (при цьому концентрації ацетилацетону і ацетону для зручності з об'ємних відсотків перераховано в мл - відповідно для повного вилучення до 3 мг оксиду свинцю(ІІ) беруть 1,5-2 мл ацетилацетону і 3-4 мл ацетону). В табл. 2 наведено вибір концентрацій розчинників і часу перемішування на модельних сумішах, що складаються з PbF2 і РbО (концентрації ацетилацетону і ацетону також для зручності з об'ємних відсотків перераховано в мл - відповідно для повного вилучення до 3 мг оксиду свинцю(ІІ) беруть 1,5-2 мл ацетилацетону і 3-4 мл ацетону). В табл. 3 наведені результати перевірки способу, що заявляється, за методом добавок (при цьому n-6, Р = 0,95). У таблицях наведені результати вивчення впливу компонентів суміші і часу перемішування на розчинність PbF2 (див. табл. 1) і на повноту вилучення оксиду свинцю(ІІ) (див. табл. 2), які підтверджують вибрані умови селективного розчинення РbО. 2 UA 110445 C2 Таблиця 1 Об'єм Об'єм ацетилацетону, мл ацетону, мл 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 1,0 1,5 3 2 3 4 5 2 3 4 Концентрація тритону X-100 в суміші, % 0,01 0,01 0,01 1,5 3 0 0,002 0,010 0,015 0,02 0,11 0,50 0,80 1,5 3 0,01 2,0 3 0,01 3 Час Знайдено у Розчинено PbF2, розчинен., фільтраті Рb, мг мг хв. 3 0,23 0,27 5 0,25 0,30 3 0,28 0,33 5 0,31 0,36 5 0,34 0,39 0,27 0,32 0,25 0,30 3 0,22 0,26 0,23 0,27 0,38 0,46 5 0,26 0,31 0,25 0,30 0,20 0,23 0,23 0,27 0,25 0,30 0,34 0,39 5 0,46 0,54 0,97 1,15 1,52 1,80 1,60 1,89 2 0,33 0,39 3 0,27 0,32 5 0,26 0,31 7 0,30 0,35 10 0,50 0,59 3 0,31 0,36 5 0,32 0,38 7 0,29 0,34 10 0,57 0,67 UA 110445 C2 Таблиця 2 Об'єм Конценр. Введено Об'єм Час Знайдено ацетилацетону, тритону XРbО, мг ацетону, мл розчинення, хв. РbО, мг мл 100, % 1,80 0,5 1,63 3,90 1,0 3,74 1,87 1,5 3 0,01 3 1,76 3,20 2,0 3,21 3,50 2,5 3,30 1,82 2 1,50 1,17 3 0,98 1,0 0,01 3 2,30 4 2,17 3,00 5 2,81 1,98 2 1,68 1,76 1,5 3 0,01 3 1,64 2,00 4 1,87 2,42 0,003 2,02 3,00 0,006 2,35 1,32 0,010 1,20 2,35 1,5 3 0,015 5 2,18 3,50 0,02 3,27 2,80 0,11 2,98 3,10 0,50 3,35 1,87 3 1,66 1,11 5 1,02 1,5 3 0,01 0,67 7 0,67 4,89 10 4,44 3,10 3 3,24 1,95 5 1.95 2,0 3 0,01 1,80 7 1,78 1,40 10 1,15 Абсолютна похибка, мг -0,17 -0,16 -0,11 +0,01 +0,20 -0,32 -0,19 -0,13 -0,19 -0,30 -0,12 -0,13 -0,40 -0,65 -0,12 -0,17 -0,23 +0,18 +0,25 -0,21 -0,09 0 -0,45 +0,14 0 -0,02 -0,25 Таблиця 3 Добавка РbО, мг 1,0 2,0 3,0 5 10 15 20 Найдено РbО, мг 0,89±0,06 1,89±0,12 2,93±0,15 sr 0,06 0,06 0,05 Як видно з даних таблиць, вихід за граничні значення параметрів, що заявляються, призводить до підвищення похибки результатів аналізу. Нерозчинений осад PbF2 відфільтровують, промивають ацетоном, розведеним водою. У фільтраті визначають свинець, який розчинився, комплексонометричним титруванням. За способом, що заявляється, розроблено методику визначення оксиду свинцю(ІІ) в PbF2. Результати перевірки методики на модельних сумішах за методом домішок (що наведені в табл. 3) вказують на правильність отриманих результатів, метрологічні характеристики способу при довірчій імовірності 0,95 для 5 паралельних визначень свідчать про відсутність систематичних похибок при визначенні оксиду свинцю(ІІ) у важкорозчинних солях свинцю(ІІ). Спосіб, що запропоновано, реалізується за наступним прикладом, при цьому концентрації складових розчинника для зручності з об'ємних відсотків перераховано в мл (відповідно 24-36 об. % ацетилацетону становлять 1,5-2,0 мл, 55-67 об. % ацетону - 3-4 мл і 0,010-0,015 об. % 0,1 %-ого розчину тритону Х-100-0,5-0,8 мл). У стакан з кварцового скла місткістю 25 мл вносять наважку проби, що аналізується, масою 0,1-0,15 г, додають 3 мл ацетону, 2 мл ацетилацетону, 0,5 мл 0,1 %-ого розчину тритону Х-100 і перемішують за допомогою магнітної мішалки протягом 5 хв. Суміш фільтрують через паперовий фільтр, осад на фільтрі промивають 3 рази ацетоном, розведеним водою у 4 UA 110445 C2 5 10 співвідношенні 1:1. Фільтрат і промивні води розбавляють водою і визначають розчинений свинець комплексонометричним титруванням. Запропонований спосіб дозволяє значно підвищити селективність вилучення РbО з важкорозчинних солей свинцю. Цей спосіб є простим у використанні, дає змогу швидко визначати 0,2-2 % РbО у важкорозчинних солях, зокрема у фториді свинцю. Крім того, спосіб підвищує точність визначення за рахунок застосування більш селективних розчинників, що дозволяють кількісно вилучити оксид свинцю(ІІ) при мінімальній розчинності основи. Можливість визначати міліграмові кількості оксиду свинцю(ІІ) в солях дозволяє використовувати цей спосіб для вирішення складних задач сучасного матеріалознавства, наприклад, при виробництві оптичних монокристалів. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 15 Спосіб визначення домішок оксиду свинцю(ІІ) у важкорозчинних солях свинцю(ІІ), що включає обробку проби селективним розчинником, фільтрування і подальше кількісне визначення розчиненого свинцю, який відрізняється тим, що як селективний розчинник використовують суміш, що містить, об. %: ацетилацетон 24-36 ацетон 55-67 тритон Х-100 (0,1 %-ий розчин) 0,010-0,015 вода решта, а обробку проби селективним розчинником проводять при кімнатній температурі і перемішуванні протягом 3-7 хвилин. 20 Комп’ютерна верстка Л. Бурлак Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5