Способ определения катионов металлов переменной валентности

 

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КАТИОНОВ iMETAfmOB ПЕРЕМЕННОЙ ВАЛЕНТНОСТИ, включающий восстановление их ацетоном в кислой среде и последунмцую количественную регистрацию с использованием окислительно-восстановительной реакции, отличающийся тем, что, с целью расширения возможности раздельного определения меди (II), кобальта (III), марганца (III) и никеля (III) в присутствии железа (II), процесс восстановления осуf щестзляют при соотношении катиона / в пробе и ацетона 1-,3-2,8 и рН среды 3,5-4,5, а в качестве окислительно-восстановительной реакции исполь- . зуют окисление избытка ацетона иодом.

СООЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПИГИ ЛИН

09) 01) 4(51 G 01 N 1/28

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЦТИЙ (21) 3591392/23-26 (22) 17.05.83 (46) 30.01.85. Бюл. М- 4 (72) О.В. Юркьян и Г.П. Попов (71) Волгоградский ордена Трудового

Красного Знамени политехнический институт (53) 543.062(088.8) (56) 1..Шарло Г. Методы аналитической химии, M. — Ë., "Химия", 1965, с. 704-705.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 497546, кл. С 01 N 1/28, 1973. (54)(57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КАТИОНОВ МЕТАЛЛОВ ПЕРЕМЕННОЙ ВАЛЕНТНОСТИ, включающий восстановление ик ацетоном в кислой среде и последующую количественную регистрацию с использованием окислительно-восстановительной реакции, отличающийся тем, что, с целью расширения возможности раздельного определения меди (ТХ), кобальта (III), марганца (III) и никеля (ТТТ) в присутствии железа (II) процесс восстановления осу . ществляют при соотношении катиона ( в пробе и ацетона 1-,3-2,8 и рН среды 3,5-4,5, а в качестве окислительно-восстановительной реакции используют окисление избытка ацетона иодом. е

1 11373

Изобретение относится к аналитической химии, а именно. способам определения катионов металлов переменной валентности восстановлением ацетоном в кислой среде в объектах сложного состава.

Известны способы определения марганца титрованием испытуемых растворов восстановителями 1 3.

Недостатком известных способов !О является невозможность определения марганца при совместном присутствии в объектах сложного состава.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигае- 15 мому результату является способ определения катионов металлов переменной валентности, включающий восстановление их ацетоном в кислой среде, окисление раствором бихромата калия 20 и последующее титрование избытка бихромата калия раствором соли Мора (2).

Однако известный способ применим только для определения марганца (ХХХ), имеет узкий диапазон измерений (для 25 соотношений марганца (ХХЕ) и железа (II) равных 0,2-0,5:1 0), сложен . ° в аппаратурном оформлении и требует продолжительность анализа примерно 5 ч.

ЗО

Целью изобретения является расширение возможности раздельного определения меди (ХХ), кобальта (ХХХ), марганца (ХХХ) и никеля (ХХХ) в присутствии железа (ХЕ).

Поставленная цель достигается предлагаемым способом определения катионов металлов переменной валентности, включающим восстановление их ацетоном в кислой среде при соотноше40 нии исходной пробы катиона и ацетона 1-2,3-2,8 при рН среды 3,5-4,5 и последующую количественную регистрацию с использованием реакции окиспения избытка ацетона иодом.

В табл. 1 приведены зависимости времени протекания реакции восстановления Nn(III) ацетоном от рН среды. последующее окисление избытка ацетона иодом и определение избытка иода дают возможность определить количество ацетона, вступившего в реакцию восстановления с исследуемым катионом, а в качестве окислителя ацетона выбран иод, так как реак- 55 ция с ним при 80 С и в кислой среде протекает быстро и полностью, не требуя дополнительных ускорителей

77 или катализаторов, поскольку ацетон уже присутствует в требуемой енольной форме и с применением той же ап- паратуры, что и в процессе восстановления.

Пример 1. Определение меди (ХХ) в присутствии железа (II) в кислых растворах.

20 мл исследуемого раствора, содержащего ионы меди (II) в количестве Оф300-0 5000 г-ион/л и железо (II) в количестве 0,61000,3000 r-ион/л (при соотношении их

0,20:1,01), помещают в мерную колбу на 100 мл, прибавляют 2 мл ацетона (медь (II):àöåòîí = 10-2,3), так как в расчете на максимальное содержание меди (ЕХ). в 20 мл раствора присутствует 0,0117 г-ион/л, тогда требуемый объем составляет 0,0177 "

«2,3 58,08:0,79=1,978 мл 2 мл. рН среды доводят до 4,5 прибавлением

2 н. серной кислоты и доливают водой до метки.

Далее смесь переносят в круглодонную колбу, снабженную обратным холодильником, и термостатируют при

80 С .в течение 0,25 ч, вводят 20 мл

0,05 н. раствора иода и термостати,руют при той же температуре еще полчаса, раствор охлаждают и определяют избыток иода методом потенциометрического титрования раствором тиосульфата натрия.

На титрование избытка иода израсходовали 10, 15 мл 0,01 н. раствора тиосульфата натрия. Ввели иода

О, 1269 r (20 мл 0,05 н. раствора), следовательно, из уравнения реакции окисления иода легко посчитать, что на избыток ацетона пошло О, 1012 г иода, с которым прореагировано (в соответствии с уравнением реакции иода и ацетона) 0,2312 г ацетона.

Значит, на реакцию восстановления меди (ХЕ) затрачено 1,3288 r ацетона, что отвечает восстановлению

0,7274 г меди (II) до меди (I) в соответствии с уравнением реакции восстановления. Концентрация меди (II) в исходном растворе составляет

0,46 г-ион/л.

При необходимости определение содержания железа (II) проводят любым известным методом, например потенциометрическим титрованием бихроматом калия.

37377

Таблица1

Способ

Показатель

Известный

Предлагаемый

0,57 1,5 2,5 3,5 4,5 5,0 6,0 7,0 рН среды

Время протекания реакции

1,05 0,96 0,90 0,25 0,28 0,88 1,12 Не идет

\ з 11

Так, на титрование пробы 20 мл пошло 3,6 мл 0,02 н. раствора бихромата калия, что соответствует

0,0041 г железа (II), т.е. концентрации его в растворе 0,2050 г-ион/л.

Пример 2. Определение-кобальта (III) в присутствии железа (II) в кислых растворах.

20 мл исследуемого раствора, содержащего ионы кобальта (III) в количестве 0,5000-1,300 r-ион/л и железо (II) в количестве 0,01000,300 г-ион/л (соотношение кобальта (III):железо(ЕЕ) = 5,0: 1,0) помещают в мерную колбу на 100 мл, прибавляют 5 мл ацетона (соотношение кобальт (III):ацетон = 1:2,5), так как в расчете на максимальное количество ионов кобальта в 20 мл раствора 0,0266 r-ион/л ацетона потребуется 5 мл, рН среды доводят до 3 5 прибавлением 2 н. серной кислоты и доливают водой до метки.

Далее смесь переносят в круглодонную колбу, снабженную обратным холодильником, и термостатируют при 80 С в течение 0,25 ч, потом вводят 20 мл 0,05 н. раствора иода и термостатируют при той же температуре еще полчаса. Раствор охлаждают и определяют избыток иода методом потенциометрического титрования 0 01 н. раствора тиосульфата натрия. На титрование пошло 18,95 мл, что соответствует 0,0470 г реактива.

Пользуясь методикой расчета, применяемого в примере 1, получаем

0,8621 г-ион/л кобальта (III) дан1 ная концентрация входит в определяемый интервал.

Пример 3. Определение никеля (III) в присутствии железа (II)

В кислых растворах.

20 мл исследуемого раствора, содержащего ионы никеля (III) в количестве 0,0700-0,0100 г-ион/л и железа (II) в количестве 0,01001п О,ЗСО r-ион/л (соотношение никель (III):æåëåçî (II) = 1:1, помещают в мерную колбу на 100 мл, прибавляют 1,3 мл ацетона (ацетон:никель (III) = 2,8:1,0) в расчете на максимальное содеражание никеля (III), доводят рН среды до 4,0 с добавлением 2 н. серной кислоты, доливают водой до метки. Далее повторяют полностью последовательность операций аналогично примерам 1 и 2.

На титрование избытка иода пошло

2,5 мл 0,01 н. тиосульфата натрия.

Рассчитанное количество иона никеля (III) составило 0,0923 г-ион/л, д данная концентрация входит в определяемый интервал.

Сравнение точности известного и предлагаемого способов по определению содержания катионов марганца (III) в присутствии железа (II) приведено в табл. 2.

Как следует из табл. 2, предлагаемый способ в 10 раз расширяет диапазон измеряемых концентраций

Nn(III):Fe(II) от 0,2: 1,0 — 0,5: 1,0 до 0,2:1,0 - 5 0:1,0 с сохранением достаточно высокой точности анализа (относительная ошибка измерений 1,SX).

1137377

Т а б л и ц а 2

Абсолютные значения концентраций катионов, r-ион/л

Относительная ошибка, 7,способа

Соотношение катионов

Известного

Предлагаемого

Обнаружено марганца (III) по способу

Введено катионов известному предлагаемому лс

0,0453:0,2266

1,72

1,69

0,2:1,0

0,5:1 0 0,1133:0,2266

2,3

1,73

0,2266:0,2266

1,75

1,0:1,0

1,5: 1,0 0,3399:0,2266

11,4

1,77

2,0; 1,0 0,4532:0,2266

25,8

1,75

3,0:1,0

0,6798:0,2266

0,9064;0,2266

26,2

1,76

26,4

1,81

4,0:1,0

5,0:1,0

i 1330:0,2266

27,0

1,81

5 5:1 0

27,3

1,2463:0,2266

3,5

6,0:1,0 1,3596:0,2266

27,1

5,7

Составитель Г. Цой

Редактор Н. Швыдкая Техред M.Êóçüìà

КорректорЕ Сирохман

Заказ 10514/32 Тираж 898 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

0,0445

О, 1106 0,208?

0,3011

0,3362

0,5016

0,6689

0,8270

0,9060

0,9879

0,0445

О, 1132

0,2262

0,3394

0,4530

0,6795

0,9061

i 1329

1,2026

1,2881