Способ инверсионно-вольтамперометрического определения иридия в нитритной среде
Владельцы патента RU 2436079:
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский федеральный университет" (RU)
Изобретение относится к аналитической химии платиновых металлов. Сущность изобретения: способ инверсионно-вольтамперометрического определения иридия в нитритной среде включает его электрохимическое восстановление до металла на ртутно-пленочном или угольном электроде и последующее электрохимическое растворение восстановленного иридия с регистрацией вольт-амперной кривой. Концентрацию иридия (III) в нитритном растворе определяют по величине анодного пика электрохимического растворения предварительно восстановленного иридия. В качестве фонового электролита используют муравьиную кислоту. Электрохимическое растворение восстановленного иридия проводят при изменении потенциала рабочего ртутно-пленочного или угольного электрода со скоростью 50 мВ/с и регистрируют вольт-амперную кривую. Для ртутно-пленочного электрода диапазон определяемых концентраций иридия (III) составляет 0.0005-0.1000 мг/л, для угольного - 0.0010-1.5000 мг/л. Аналитическим сигналом иридия является высота анодного пика электрохимического растворения Ir (0) на вольт-амперной кривой в области потенциалов от 0.1 до 1.0 В. Изобретение позволяет определять иридий (III) из раствора его нитритного комплекса в интервале концентраций 0.0005-1.5000 мг/л без предварительной подготовки, с высокой чувствительностью при сокращении продолжительности анализа. 1 табл.
Настоящее изобретение относится к аналитической химии платиновых металлов, в часности к способу инверсионно-вольтамперометрического определения иридия (III), например в технологических растворах аффинажного производства.
В настоящее время известен способ совместного определения родия и иридия методом инверсионной вольтамперометрии в медно-никелевых концентратах [Шифрис Б.С. Совместное определение родия и иридия методом инверсионной вольтамперометрии в медно-никелевых концентратах. / Б.С.Шифрис, Н.А.Колпакова // Журн. аналит. химии. - 1982, T.XXXVII, №12 - С.2217]. Недостатками данного способа являются сложность, длительность и трудоемкость.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является способ определения иридия в водных растворах методом инверсионной вольтамперометрии [Стукалов С.А. Определение иридия в водных растворах методом инверсионной вольтамперометрии. / С.А.Стукалов, Л.В.Фомина, В.А.Батенков, Т.В.Стукалова // Известия Алтайского государственного университета. Ж. теоретических и прикладных исследований. Химия. - 2002, №3 - С.37-41].
В основе вольтамперометрического определения иридия (III, IV) лежат вольтамперограммы растворов хлоридных комплексов (CIr=50 мг/л), полученные после катодного накопления иридия на золотографитовом или графитовом электроде в течение 60 с при потенциале -0.7 В. Кривая при развертке потенциала из катодной в анодную область регистрируется в диапазоне потенциалов от -0.7 до +0.6 В. При потенциале +0.3 В (относительно хлорсеребряного электрода) наблюдается пик силы тока, соответствующий окислению адсорбированных при накоплении на электроде комплексов иридия в низших степенях окисления. Диапазон определяемых концентраций иридия составляет 10-100 мг/л (0.01-0.1 мг/мл).
В случае вольтамперометрического определения иридия (III) в растворе его нитритного комплекса, используемого в аффинаже и анализе платиновых металлов, определению иридия должна предшествовать стадия пробоподготовки: переведение нитритного комплекса в хлоридный путем длительного кипячения и упаривания с хлороводородной кислотой, сопровождаемого выделением больших объемов токсичных оксидов азота.
Недостатками данного способа являются невысокая чувствительность, длительность и трудоемкость.
Техническим результатом предлагаемого способа является инверсионно-вольтамперометрическое определение иридия (III) непосредственно в растворе его нитритного комплекса без предварительной подготовки, обеспечивающее сокращение продолжительности анализа, увеличение (на порядок) чувствительности, что в анализе бедных растворов благородных металлов является определяющим.
Технический результат достигается тем, что в способе инверсионно-вольтамперометрического определения иридия в нитритной среде, включающем приготовление раствора иридия (III) и определение его концентрации, новым является то, что определение иридия (III) проводят из раствора его нитритного комплекса и концентрацию определяют по величине анодного пика электрохимического растворения иридия в присутствии фонового электролита муравьиной кислоты (рН=3-4) при развертке потенциала ртутно-пленочного или угольного электрода от 0.1 до 1.0 В.
Используемая система дает аналитический сигнал иона - гексанитроиридита без предварительного переведения его в хлороиридат, потенциал пика на результирующей полярографической кривой характеризует природу вещества, а его высота -концентрацию иридия в растворе его нитритного комплекса.
Сопоставление с прототипом показывает: заявляемый способ отличается тем, что для вольтамперометрического определения иридия (III) пригодна форма его нахождения в нитритном растворе [Ir(NO2)6]3-, что позволило установить соответствие его критерию «новизна».
Сравнение заявляемого решения с другими техническими решениями показывает, что нет методики вольтамперометрического определения иридия (III) непосредственно в растворе его нитритного комплекса. Признаки, отличающие заявленное изобретение от прототипа, соответствуют критерию «изобретательский уровень».
Сущность способа заключается в использовании варианта инверсионной вольтамперометрии, включающего стадию предварительного накопления иридия на поверхности электрода и проведение аналитического определения на анализаторе вольтамперометрическом ТА-4 ООО «НПП Томьаналит» с применением трехэлектродной ячейки: рабочие электроды - ртутно-пленочный и угольный; вспомогательный и электрод сравнения - хлорсеребряные. Анализатор позволяет определять концентрацию иридия (III) непосредственно в нитритной среде, характерной для растворов аффинажного производства, без предварительной подготовки пробы.
Предлагаемый способ инверсионно-вольтамперометрического определения иридия (III) в нитритной среде реализован следующим образом.
Исходный раствор иридия (III) с концентрацией 2 мг/л последовательно разбавляют. Аликвотную часть анализируемого раствора, содержащую 0.0005-1.500 мг/л иридия (III) в виде нитритного комплекса, помещают в электрохимическую ячейку прибора, содержащую 0,05 мл концентрированной муравьиной кислоты в 10 мл бидистиллированной воды, и погружают электроды. В качестве индикаторного электрода используют ртутно-пленочный или угольный; в качестве вспомогательного и электрода сравнения - хлорсеребряные. Вначале в течение 120 с проводят накопление иридия на индикаторном электроде при потенциале -0.7 В. Затем при линейно увеличивающемся потенциале от 0.1 до 0.7 В выделившийся иридий анодно окисляют:
Скорость развертки потенциала 50 мВ/с. Регистрацию вольт-амперных кривых проводят одновременно в трех параллелях. Завершается анализ компьютерной обработкой результатов. По высоте пика вольтамперограммы анодного окисления иридия, выделившегося на катоде непосредственно из анализируемого нитритного раствора, судят о содержании в нем иридия (III). При необходимости анализа предложенным способом растворов хлоридного комплекса иридия его переводят в нитритный добавлением 1% раствора NaNO2.
Предлагаемый способ пригоден для определения остаточной концентрации [Ir(NO2)6]3- в производственных растворах аффинажного производства.
Данные вольтамперомертического определения иридия с двумя типами электродов в стандартном растворе [Ir(NO2)6]3- различной концентрации приведены в таблице 1.
| Таблица 1 | |||
| Результаты вольтамперометрического определения микроколичеств иридия (III) в растворе его нитритного комплекса (n=3, P=0.95, рН=3-4, параметры развертки 0.1-1.0 В, скорость развертки 50 мВ/с) | |||
| Электрод | Введено Ir (III), мг/л | Найдено Ir (III), мг/л | Δ, % |
| Ртутно-пленочный | 0.1000 | 0.1008 | 0.8 |
| 0.0100 | 0.0107 | 2.5 | |
| 0.0010 | 0.0011 | 5.0 | |
| 0.0005 | 0.0005 | 0 | |
| Угольный | 1.5000 | 1.5168 | 1 |
| 1.0000 | 1.0010 | 1.5 | |
| 0.1000 | 0.1001 | 0 | |
| 0.0100 | 0.0102 | 1.5 | |
| 0.0010 | 0.0010 | 5 |
Приведенные примеры подтверждают пригодность предлагаемого способа определения иридия (III) из раствора его нитритного комплекса в интервале концентраций 0.0005-1.5 мг/л. По диапазону определяемых концентраций иридия исследуемые электроды дополняют друг друга, расширяя данный диапазон. Для ртутно-пленочного электрода данный диапазон составляет 0.0005-0.1000 мг/л, для угольного - 0.0010-1.5000 мг/л.
В результате проведенных нами исследований установлено, что диапазон определяемых концентраций иридия (III) в нитритной среде с использованием угольного электрода на порядок больше, чем для ртутно-пленочного, но последний более чувствителен при определении микроконцентраций иридия. Присутствие в анализируемом растворе посторонних ионов (некоторых благородных и цветных металлов) не сказывается на результатах определения иридия.
Способ инверсионно-вольтамперометрического определения иридия в нитритной среде, включающий приготовление раствора иридия (III) и определение его концентрации, отличающийся тем, что определение иридия (III) проводят из раствора его нитритного комплекса и концентрацию определяют по величине анодного пика электрохимического растворения иридия в присутствии фонового электролита муравьиной кислоты (рН 3-4) при развертке потенциала ртутно-пленочного или угольного электрода от 0,1 до 1,0 В.
