Способ определения цинка

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик (, )960124

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (51) М.К .

С 01 G9/00

G 01 N 21/77

В 01 D 11/04 (22) Заявлено 12.02.81 (21) 3245897/23-26 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет—

Гввудврствеиимй квмитет

СССР (53) УДК 546.47: .543 42 062 (088.8) Опубликовано 23.09.82. Бюллетень № 35

Дата опубликования описания 28.09.82 йа делам извбретеиий и вткрмтий

В. В. Егоров, В. Н. Баскин, Е. М. Рахманько,, Е. P. Мазовка, Т. А. Овсянникова и Г. Л. Старобийец т: yl

Научно-исследовательский институт физико-хим еских ..; проблем Белорусского государственного универ итета-, им. В. И.,Ленина и Белорусский ордена Трудового ой:-":-" " .

Знамени государственный университет им. В. И.,Ленина (72) Авторы изобретения (71) Заявители (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЦИНКА

Изобретение относится к аналитической химии, а именно к способам определения цинка, и может быть использовано для количественного его определения в различных объектах, в том числе с низким содержанием цинка на фоне больших концентраций сопутствующих элементов (в сплавах, электролитических ваннах, сточных водах и др.).

Общепринятые способы определения цинка не позволяют проводить определение этого элемента в объектах с низким его содержанием на фоне многократных избытков сопутствующих элементов без предварительного отделения. Известны способы определения содержания цинка в цветных сплавах, основанные на предварительном отделении цинка от мешающих компонентов сплава с помощью анионообменной хроматографии на анионитах (АН-31, АВ-17, ЭДЭ-10П, АН-2Ф в хлороформе) в виде отрицательно заряженного хлоридного комплекса и последующем элюирова; нии цинка водой или слабой соляной кислотой и титриметрическим или полярографическим (в зависимости от содержания цинка) окончанием (1) и (2).

Однако такие способы весьма трудоемки, длительны (время одного определения не менее 3 ч) и требуют тщательного соблюдения условий отделения и элюирования, чтобы избежать потерь цинка в колонке.

s Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ определения цинка, включающий перевод его в .роданидный комплекс, экстракцию толуольным раствором соли высшего чет10 вертичного аммониевого основания в присутствии пикрата натрия в водной фазе и последующую количественную регистрацию фотометрическим методом (3) .

Однако известный способ обладает недостаточно высокой селективностью по от15 ношению к некоторым металлам (медь, никель, кадмий и др.) и поэтому неприемлем для анализа цветных сплавов, в частности на основе меди (бронзы, мельхиоры) с низким (0,5% и меньше) содержанием цинка.

Кроме того, данный способ обладает невысокой чувствительностью (3 . 10 г-ион/л).

Целью изобретения является повышение селективности и чувствительности определения.

960124

20

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу, включающему экстракцию цинка толуольным раствором четвертичной аммониевой соли (ЧАС) из водной фазы, содержащей роданид-ионы, используют

ЧАС, содержащую не менее 30 атомов углерода, а концентрацию роданид-ионов — в пределах — 5 моль/л и проводят дополнительную обработку органической фазы водным раствором, содержащим роданид-ион и пикрат-ион в концентрациях 1 . 10 —

3 10 М и 3 10 з — 7 10 М соответственно. Органический слой отбирается и фотометрируется относительно раствора сравнения, приготовленного аналогичным образом, но в отсутствие цинка. При этом на первой стадии экстрагирования в случае необходимости осуществляется концентрирование (вплоть до 100-кратного) путем выбора соответствующего соотношения объемов фаз, Использование ЧАС с меньшим числом атомов углерода приводит к искажению результатов анализа в связи с частичным растворением ЧАС в водной фазе. Концентрации роданид-иона . меньше 1 моль/л не обеспечивают полного извлечения цинка при его концентрировании из разбавленных растворов, а также в присутствии больших избытков сопутствующих элементов, Использование концентраций роданида свыше

5 моль/л неудобно в практическом отношении, поскольку ограничивает возможности изменения объема аликвоты анализируемого раствора.

В случае высокого содержания меди в анализируемом растворе (свыше 0,5 г/л) в органическую фазу частично извлекается окрашенный трудно реэкстрагируемый роданидный комплекс меди, что искажает результаты анализа. Мешающее влияние устраняется путем добавления на первой стадии экстрагирования в водный раствор двукратного по отношению к содержанию меди количества тиосульфата натрия.

Непосредственное использование более высоких концентраций роданид-иона в известном способе не дает положительного эффекта, поскольку при этом начинается вытеснение пикрат-иона, из органической фазы также и роданидными комплексами других металлов (кадмия, никеля и меди), в результате чего селективность методики снижается. Кроме того, сам родинид-ион при высоких концентрациях заметно вытесняет пикрат-ион из органической фазы, что приводит к большой оптической плотности холостого опыта.

Согласно предлагаемому способу применение высоких концентраций роданида обеспечивает полное извлечецие роданидного комплекса цинка в органическую фазу.

При этом частично экстрагируются также и сопутствующие металлы, однако суммарное содержание их в органической фазе ли мити руется избыточной по отношению к цинку концентрацией ЧАС и не зависит от концентрации этих металлов в водной фазе. В результате содержание сопутствующих цинку металлов в экстракте находится на уровне, не мешающем определению цинка.

Высокая экстрагируемость цинка из концентрированных растворов роданида позволяет одновременно осуществлять его многократное концентрирование. Так, при

100-кратном концентрировании (из 1 л в

10 мл) степень извлечения цинка выше 90О/р.

В выбранных нами условиях не обнаружено элементов, мешающих определению цинка при избытках вплоть до 5000-кратного.

Продолжительность определения 10 —

15 мин, чувствительность по цинку 5 10 гион/л, относительная ошибка определения

2 — Зо/о, при 100-кратном концентрировании из большого объема до 5 /о.

Пример 1. Определение цинка в модельном водном растворе в присутствии часто сопутствующих ему металлов (меди, кадмия, никеля, хрома) .

В пробирку. с пришлифованной пробкой емкостью 25 мл вносят 5 мл 8 М раствора роданида натрия или калия, 1 мл ацетатного буфера (рН 5) и аликвоту исследуемого раствора (предварительно готовят серию растворов с содержанием цинка 10 мкг/мл и 100 — 5000-кратными избытками перечис:ленных металлов) доводят до 10 мл водой, добавляют 10 мл 2 10 4 М толуольного раствора соли высшего четвертичного аммониевого основания тринонилоктадециламмоний иодид) и пробирку интенсивно встряхивают в течение 1 мин. После расслаивания отбирают органическую фазу, встряхиваются с водным раствором, содержащим

3 10 М роданид натрия и 3 10 М пикрат натрия, и фотометрируют относительно раствора сравнения, приготовленного аналогично, но в соответствие анализируемой пробы, в односантиметровой кювете. Результаты определения цинка в модельных водных растворах на фоне многократных избытчков часто сопутствующих ему элементов (меди, кадмия, никеля и хрома) приведены в табл. 1.

960124

Таблица 1

Коли чество металВзято Zn мкг

Найдено

Zn мкг

Am, 3

Металл ла, мг

2,5

1,6

24,6

100

25,4

2,4

1000

Медь

2,8

25 7

5000

125

1,2

25 3

100

215

24,5

2,0

1000

Кадмий

1„6

24,6

5000

125

0;8

24,8

100

2 5

24,5

2,0

1000

Никель

2;4

24,4

5000

125

24,7

1,2

100

2 5

22,4

25,6

1000

Хром

25 3

125

1,2

5000

Таблица 2

Данные для построения калибровочного графика при анализе образцов стандартных сплавов M-55X и М-76Х.

Содержание

Еп, m мкг

6,54 33,07 19,61 26,15 32,68 39,22

Оптическая плотность, D

0,078 0,141 0,227 0.,309 0,400 0,402

Уравнение прямой: 0 = -0,0117 + 0,124 m.

Пример 2. Определение цинка в образцах стандартных сплавов М вЂ” 55X и М вЂ” 76Х.

Навески сплавов с ориентировочным содержанием цинка. 1 — 2 мг растворяют при нагревании в разбавленной (1:1) азотной кислоте, избыток которой удаляют кипяче- 4О нием до прекращения выделения окислов азота. Растворы количественно переносят в мерную колбу на 100 1мл и доводят до метки. Затем берут аликвоту с ориентировочным содержанием цинка 15 — 50 мкг и определение проводят как в примере 1. Для контроля правильности результатов определения используют метод добавок. Результаты анализа приведены,в табл. 2 — 4.

960124

Табл и ца

Результаты определения цинка в стандартном образце М-76Х.

Оптическая плотность

Процентное содержание

Навеска, мг

0,961

0,231

0,228

2,03

0,985

1,96

0,483

0,980

4,07

0,963

0,457

3,92

2,03 + 13,07 мкг Zn 0,398

1,96 + 13,07 мкг Zn 0,388

0,981

0,976

Среднее содержание цинка: 0,9744.

Содержание цинка по аттестату: 0,97, Таблица 4

Результаты определения цинка в стандартном образце И-55Х.

Процентное соОптическая плотность

Навеска, мг держание

16,40

Среднее содержание цинка: 0,1133., Содержание цинка по аттестату: 0,1123. вор интенсивно встряхивают в течение 2—

3 мин с 10 мл 2 10 4 М толуольного раствора иодида тринонилоктадециламмония.

После расслоения и отстаивания отбирают органическую фазу и дальнейшее определение проводят, как в примере 1. Результаты определения микроколичеств цинка в модельных водных растворах приведены в табл. 5.

19 50

32,80

39,01

16,40 + 19,61 мкг Zn

19,50 + 19,61 мкг Zn

Пример 3. Определение микроколичеств цинка в водном растворе.

В делительную воронку емкостью 0,2 — 2 л (в зависимости от содержания цинка в анализируемом растворе) вносят 100 — 1000 мл исследуемого раствора, 50 — 500 мл 8М родинида натрия или калия, 10 — 100 мл ацетатного буфера (рН 5) и полученный раст0,219

0,256

0,464

0,512

0,466

0,504

0,113

0,111

0,117

0,111

0,115

0,113

960124

10.Табли ца 5

С Zn, г-ион/л

Взято

Zn, мкг

Аликвота, Найдено

Zn, мкг

6,68 2,1

6,73 2,9

13,44 2,8

6,54

100

6,54

100

13,07

100

26,14 25,61 2,0

100

6,54

6,21 5,0

6,28 4,0

1000

6,54

1000

13,07 13,01 0,5

26,14 25,48 2,5

1000

1000

Формула изобретения

Составитель Е. Данилин

Редактор Н. Рогулич Техред А. Бойкас Корректор Н. Король

Заказ 6856/24 Тираж 509 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

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

1 ° 10

1 ° 10

2 10

4 10

1 10

1 10

2 10

4 10

2S

Способ определения цинка, включающий введение в анализируемый раствор родинид ионов, экстракцию образующегося роданидного комплекса цинка толуольным раствором высшей четвертичной аммониевой соли и последующую количественную регистрацию фотометрическим методом; отличающийся тем, что, с целью повышения селективности и чувствительности определения, роданид-ионы вводят в концентрации 1 — 5 моль/л, экстракцию роданидного комплекса цинка З5 проводят четвертичной аммониевой солью, содержащей не менее 30 атомов углерода, а перед фотометрированием экстракт обрабатывают водным раствором, содержащим родинид-ион и пикрат натрия.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Сплавы никелевые и медно-никелевые.

Методы химического анализа. ГОСТ 6689.4-75. М,, Изд-во стандартов, 1975, с. 20 — 23.

2. Бронзы безоловянные. Методы химического анализа ГОСТ 15027.12 — 69, М., Изд-во стандартов, 1970, с. 61 — 65.

3. Авторское свидетельство СССР по заявке № 2837500/23-26, кл. С 01 G 9/00, 1980.