Экстракционно-фотометрический способ определения ниобия

 

библи::,,":й -. 4.

ОП НИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскик

Социалистических

Республик

<>716982

К АВТОРСКОМУ СВИ ТИЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 26.1277 (21) 2563269/23-26 (53)М. Кл, Я 01 G 33/00, G N 21/24

В 01 D 11/04 с присоединением заявки ¹

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 250280.. Бюллетень Йо 7 (53) УДК 546 882

:543.42,062т

:66,061 ° 52 (088 ° 8) Дата опубликования описания 260230 (72) Авторы

- изобретения

Л.И. Ганаго и Л,Н. Бухтеева

Институт физики твердого тела и полупроводников

АН Белорусской ССР (71) Заявитель (54) ЭКСТРАКПИОННО-ФОТОМЕТРИЧЕСКИЙ СПОСОБ

ОПРЕДЕЛЕНИЯ НИОБИЯ

Изобретение относится к экстракционно- фотометрнческим методам определения мнкроколичеств ниобия в различных ниобийсодержаШих веШест- 5 вах и может быть использовано для определения микроколичеств ннобия s сплавах, ферритах, металлах и т,д.

Известны фотометрические методы определения ниобия, основанные на Щ реакциях образования окрашенных комплексных соединений с 4-(2-пиридилазо)реэорцином и его проиэводныьвт и с металлохромныьвт нндикаторамиметилтимоловым сйним и ксиленоловым оранжевым (1).

4-(2-пиридилаэо)реэорцин (ПАР) является одним иэ саьых перспективных реагентов из пиридиновых азосоединений, ПАР образует в присутствии ионов фторида, тартрата, оксалата и пероксида при pH = 5-6 яркоокрашенное комплексное соединение состава

1:1 с Х « 520-590 нм (в зависимости от природы аддендов,применяемых 25 для связывания ниобия при переведении материала в раствор .и получения его в мономерном реакционноспособ.ном состоянии) . Иолярный козффициент погашения т. 3,2 10 4. В отри.

Ъ чие от другйх сред в тартратном растворе комплексное соединение ниобия с IIAP образуется не только при

pH = 5-6, но и при высокой кислотности (0,5-1 н.НС1). С увеличением кислотности резко повышается избирательность реагента, но значительно снижается чувствительность

8 = 1,7 .10 . При этом образуется комплекс с.соотношением Nb : IIAP

1:2,Ляпис= 405 нм, Ниобий взаимодействует с металлохромныьет индикаторами: метклтимоловым синйм (MTC) и ксиленоловым оранжевым (K0), Комплекс ниобйя с

MTC образуется прн рН = 1-2, Хмакс комплекса равна 550-56Р нм не- зависимо от природы адденда, соотношения компонентов в комплексе равны 1:1.

Ксиленоловый оранжевый образует с ниобием при рН = 2-3 в присутствии перекиси водорода, винной, щавелевой, триоксиглутаровой и ттлавиковой кислот растворимое соединение с Л,сзцр 530 нм, Равновесие реакции достигается при нагревании через .

5 мин, при комнатной температуре

716982 через 24 ч, В зависимости от среды

Я = (2-3) ° 10+, К основным недостаткам этого метода определения ниобия относятся:

1. Сравнительно невысокая чувствительность, Е B пределах (1,73,2) 10+.

2. Низкая избирательность, в то время как переход в более кислую среду (ниобий IIAP), улучшая избирательность, резко снижает чувствительность реакции, 3, Невозможность использования эксгракции, что позволило бы повысить чувстнительность и избирательность укаэанных методов.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является фотометрический метод определения ниобия,оснонанный на образовании им яркоокра.шенного комплексного соединения с производными триоксифлурона (Тфл).

В растворы триоксифлуороновых комплексов ниобия вводятся защитные коллоиды для стабилизации, Окраска стабилизированного раствора развивается медленно и при избытке Тфл достигает максимума в течение 60 мин. В зависимости от концентрации ионов водорода нИобий образует несколько комплексных соединений с одинаковым соотношением Nb : ТФл 1:2, при рН = 2 комплексы имеют положительный заряд, при рН 3 электронейтрапьны, Некоторые триоксифлуоронаты ниобия (фенил-, 4-бромфенил-, нитрофенилфлуоронаты) экстрагируются хлороформом из кислых 0. 7- 1 н.растворов.

Для экстракционно- фотометрического определения ниобия наиболее часто применяется 2-нитрофенилфлуорон (о-Нфл), Необходимым условием экстракции является большой избыток спиртового раствора о-Нфл (5 мл

0,001 М) . В отсутствии спирта ком.— плекс не зкстрагируется а лишь флотируется хлороформом (2).

Оптимальные условия образования комплекса Nb-о-Нфл: кислотность

0,7-1 N по НС1 . Пределы подчинения закону Бера 0,5-8 мкг Nb в 8 мл хлороформа, Со-Нфл = 5 ° 10 И в воднсй фазе, А я = 528 нм, Я = 1,38 ° 105, Время экстракции 2 мин, Ошибка определения 3,5-12% при надежности

4 =" 0,95.

Допустимые количества элементов„ сопутствующих ниобию при определении его о-нитрофенилфлуороном, равны (мкг/мл): Та - 0,4 Т(— 4 Ег — 8у с

V-2!Ьа- 4! Fe — 300< Н1-4, йп — 10 °

Поэтому ниобий отделяют от мешающих элементов экстракцией хлороформным раствором трибенэиламина из

11 н.НС1 или метилизобутилкетоном из

7,5 н.НС1. При экстракции метилиэобу5

4S

60 тилкетоном определению ниобия не мешают до 100 M Zn, до 500 мкг Т и

Fe до 1 мг Та.

Экстракционно-фотометрический метод определения микроколичестн ниобия, основанный на образовании комкомплексного соединения с о-нитрофенилфлуороном имеет следующие недостатки:

1, Присутствие н водном растворе спирта частично разрушает комплекс, что снижает чувствительность реакции .

2, Низкая избирательность реакции

Nb-о-Нфл и связанная с этим необходимость преднарительногo отделения мешающих элементов усложняет анализ, 3, Использование, дополнительных операций при отделении ниобия (экстракции, реэкстракции, промывки экстракта) снижает точность анализа и удлиняет время, необходимое для его выполнения, Пель изобретения - повышение чунствительности, и избирательности способа, а также точности анализа при однонременном сокращении расхода реактивов и времени проведения анализа за счет образования в более кислой среде н отсутстнии этанола смешаннолигандного комплексного соединения с о-ннтрофенилфлуороном и диантипирилметаном, связывающим большинство мешающих элементов в неокрашенные комплексные соединения, Это достигается тем, что при зкстракционно-фотометрическом определении ниобия н ниобийсодержащих веществах образование окрашенного комплексного соединения осуществляют н 1,25-2,0 н. растворе НС0 н присутствии диантипирилметана, а экстракцию проводят смесью хлороформа и амилового спирта, взятых н соотношении (0,9 0,93):(0„07-0,1)

Кроме того, для образования смешаннолигандного комплекса в раствор вводят 20-50-кратный избыток о-нитрофенилфлуорона, и 3600-400-кратный избыток диантипирилметана по отношению к ниобию, Сущность изобретения заключается и том,, что ниобий н кислой среде

1,25-2,0 н.по НС1 н присутствии солянокислого раствора диантипирилметана и о-нитрофенилфлуорона образует интенсивно окрашенное смешаннолигандное комплексное соединение, экстрагируемое смесью хлороформа

90-93 об,Ъ и амилового спирта 710 об,В. Образование нового комппексного соединения и сокращение в

15 раз количества этанола, вводимого с о-нитрофенилфлуОроном, обеспечивает нысокочувствительную (5

1,9 ° 10 ) реакцию с хорошей воспроизнодимостью результатов определения (относительная погрешность при а= 0,95 и, = 3,18 равна 2,8-4,3%

716982

Примеры осуществления экстракционно-фотометрическаго способа определения микроколичеств ниобия в различных веществах сведены в. таблицу.

Относительная погрешность,%, при sL= 0 95 и = 3il8

Время, затрачиваемое на 1 определение (без растворения), мин

Анализируемое вещество

Содержание ниобия, Ъ

Мешающие компоненты, .мкг/мл прототип прототип предлагаемый способ предл аг аеьый способ прототи п предлагаемый способ предлагаемый способ прототип

Ti-4

Я+

Fe-300

Ti — 150

Я+

Fe -1000

Ферриты, никельцинковые, содержащие ниобий

Ni-4

Ni-57

6,52 15 20 Zn-4300 Zn-10

0,77 0,72 3,57 Ферриты, никельцинковые, содержащие ниобий

Я+

Fe -1000

Ni-57

Zn-4300

ЙФ

Fe -300

Ni-4

Zn-10

0,79 0,75 2,84 6,03 15

Титан с содер жанием

О,ЗВ

7,28

l5 40 Ti-150

Ti-4

0,30

0,26

4,33

0,39 3,17 6,9 15 40

0,41 как видно иэ таблицы, во всех при- определения ниобия, повысилась точ" веденных примерах сократилось время, 5 ность и избирательность метода. в э ависимости от содержания ниобия), Введение в водную фазу в качестве второго реагента диантипирилметана, обладающего сильными комплексообразующими свойствами и связывающего большинство металлов в бесцветные 5 комплексные соединения, а также кис лая среда (1,25-2,0 н.по НС1) увели- чивают избирательность реакции и позволяют определять ниобий в присут-. ствии прйиесей, например, (мкг/мл)

Та 1-Зу Ti — 100-150; Zt - 150-170;

Ч - 1-4; Gal- 350-400; Ni - 50;57i

2п — 4000-4300; Fe- 800-1000, без его предварительного отделения путем экстракции трибеизиламином или метилизобутилкетоном, что в свою t5 очередь позволяет сократить время определения и сэкономить дорогостоящие реактивы.

Принципиальное отличие предложенного способа заключается в том, что 2О используются два реагента - о-ннтро-. фенилфлуорон и диантипирилметан, об.разующие с ниобием в более кислой среде 1,25-2,0 н.по НС1 новое смешаннолигандное комплексное соедине- 25 ние с соотношением компонентов

Nb о-Нфл: ДАМ = 1:2:4 с последующим экстрагированием его смесью хлороформа и амилового спирта. Порядок приливания реагентов : к раствору ниобия 1,25-2,0 .н.по НС1 прибавляют солянокислый раствор диантипирклметана и спиртовый раствор о-нитрофенилфлуорона.

Способ осуществляют следующим об азам, В делительную воронку на IDO мп омещают раствор анализируемого веества, содержащий 0,15-6,.0 мкг нио бия, прибавляют HCE до кислотности, равной 1,25-. 2,0 а .,2 мл 0,1 М раство ра диантипирилметана в 1 й. НСС, выдерживают 10 мин, прибавляют 0,3 мп

3 ° 10 М спиртового раствора о-нитрофенилфлуорона и экстрагируют в течение 1. мин смесью хлороформа 9093 об.Ъ с амиловым спиртом 7-10 об.Ъ, взятой в количестве 7 мп, После отделения органической фазы экстракт отфильтровывают в кювету с С 1 см и измеряют оптическую плотность при Х „ =530 нм против раствора холостого опыта. Ниобий определяют в присутствии примесей, например, (мкг/мл) Та 1-3, Т(.- 100-150, Zc — 150-170, Ч- 1-4, Ga -, 350-400, и - 50-57, Z - 4000-4300, СЕ- 8001000. F c + восстанавливают аскорбиновой кислотой, Формула изобретения

Составитель А, Жаворонкова

Редактор Ф. Серебрянский Техред М.Петко корректор С, Шекмар

Заказ 9742/25 Тираж 565 Подписное

ПНИИПИ Государственного комитета СССР по дебам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Использование предлагаемого способа определения микроколичеств ниобия обеспечивает по сравнению с прототипом следующие преимущества:

1 ° Определять мнкроколичества ниобия в различных веществах с высокой точностью, что особенно важно в современной технике.

2, Повйсить чувствительность определения ниобия, что необходимо при анализе веществ высокой чистоты, 3. Сократить время, затрачиваемое на одно определение в 2-3 раза, тем саьым повысить производительность труда, 4. Уменьшить затраты за счет заме- ны дорогостоящих и дефицитных реактивов

1, Экстракционно-фотометрический способ определения ниобия в ниобийсодержащих веществах, включающий образование в водном растворе окрашен- ЯЯ ного комплексного соединения с о-нитрофенилфлуороном, зкстракцию сф ганическими растворителями с последующим фотометрированием окрашенного экстракта, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения чувствительности и избирательности способа, образование окрашенного комплексного соединения осуществляют в 1,25-2,0 н растворе НС8 в присутствии диантипирилметана, а зкстракцию проводят смесью хлороформа иамилового спирта, взятых в соотношении(0,9-0,93) з(0,07-0,1).

2. Способ по и. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что для образования смешаннолигайдного комплекса в раствор вводят 20-50-кратный избыток. о-нйтрофенилфлуорона и

3б00-4000-кратный избыток диантипирилметана по отношению к ниобию, Источники информации, принятыв во внимание при экспертизе

1..Елинсон С.В, Спектрофотометрия ниобия и тантала. М,, Атомиздат, 197 3 °

2, Назаренко В,А Антонович В П, Триоксифлуороны, Й,, Наука", 1978, с. 118-124 (прототип) .