Патент на изобретение №2282187
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕДИ (II)
(57) Реферат:
Изобретение относится к аналитической химии, а именно к тест-методам анализа. Медь (II) определяют путем добавления к анализируемому раствору серной кислоты до рН 1-1.3 и 2.0-4.0 мл 2% раствора тиомочевины (ТМ). Объем исследуемого раствора доводят дистиллированной водой до 10 мл. Опускают тест-полосу, заранее пропитанную 2% раствором фосфорно-молибденовой кислоты (ФМК) и высушенную, и перемешивают. Определяют секундомером время изменения цвета тест-полосы до голубого. Достигается ускорение, упрощение и удешевление анализа. 6 табл., 2 ил.
Изобретение относится к аналитической химии, а именно к тест-методам анализа. Известен атомно-абсорбционный метод определения меди в растворах, контактирующих с силикатным эмалевым покрытием посуды [ГОСТ 24295-80. Посуда хозяйственная стальная эмалированная. Методы анализа вытяжек]. Метод основан на измерении поглощения излучения свободными атомами меди, образующимися при распылении анализируемых растворов в пламени воздух-ацетилен. Недостатками данного метода является необходимость использования сложного оборудования и привлечения для анализа высококвалифицированного персонала, высокая стоимость анализа. Недостатком прототипа является его трудоемкость, длительность, необходимость инструментального определения оптической плотности, узкий интервал определяемых концентраций (1·10-5-1·10-6 М). Технической задачей заявляемого изобретения является разработка тест-метода определения меди, позволяющего упростить анализ и снизить его стоимость и трудоемкость, а также расширить интервал определяемых концентраций. Для решения технической задачи предлагается к 1.0 мл анализируемого раствора добавлять серную кислоту до рН 1-1.3, 2.0-4.0 мл 2% раствора тиомочевины (ТМ). При необходимости объем исследуемого раствора доводят дистиллированной водой до 10 мл. Опускают тест-полосу, заранее пропитанную 2% раствором фосфорно-молибденовой кислоты (ФМК) и высушенную, и перемешивают аналит. Определяют секундомером время изменения цвета тест-полосы до голубого. Аналогичным образом измеряют время реакции для стандартных растворов меди. Концентрацию меди (II) в растворе (Сх) находят методом ограничивающих растворов (двух стандартов) или методом градуировочного графика, используя линейность зависимости времени появления голубой окраски от величины рСCu (т.е. -IgCCu). Например, в методе ограничивающих растворов рассчитывают величину рСх по формуле где рСх=-рСх для исследуемого раствора, рСстанд1=-lgCстанд1 для раствора с концентрацией, меньшей, чем Сх; рСстанд2=-lgCстанд2 для раствора с концентрацией, большей, чем Сх; t1, t2, tx – время реакции соответственно для растворов с концентрацией Сстанд1, Сстанд2 и Сх. На фиг.1 изображен график зависимости времени реакции от рН; на фиг.2 – градуировочный график. Для подбора оптимальных условий тест-определения меди готовили тест-полосы путем пропитки фильтровальной бумаги растворами ФМК 1,5%, 2,0% и 2,5%, после чего высушивали досуха. В анализируемом растворе варьировали содержание ТМ (таблица 1). Тест-полосы опускали в раствор с известной концентрацией меди и засекали время, за которое цвет тест-полосы изменится до голубого.
Оптимальными были выбраны 5-8 варианты, так как в этом случае наблюдается большее разрешение изменения цвета тест-полосы. При концентрации ФМК больше 2% раствор окрашивается в желтый цвет, а при концентрации меньше 2% время анализа увеличивается, что нежелательно для тест-определения. В качестве оптимального был выбран общий объем системы с анализируемым раствором 10 мл, что обусловлено удобством работы с твердым носителем и невысоким расходом реактивов. Диапазон оптимальных значений рН определяли, измеряя время изменения цвета тест-полосы в растворах с разным значением рН и постоянной концентрацией всех остальных компонентов. Готовили растворы, состав которых приведен в таблице 2. Кислотность растворов варьировали, добавляя разное количество серной кислоты и измеряя значение рН на иономере «Эксперт-001» с комбинированным стеклянным электродом.
В соответствии с полученными данными построили график зависимости времени изменения цвета тест-полосы до голубого от рН среды, из которого видно, что в кислых растворах с рН до 1,3 кислотность раствора практически не влияет на время реакции (фиг.1). Полученные данные о влиянии рН раствора на тест-определение использовались при установлении диапазона определяемых концентраций. Для этого готовили рабочие растворы в соответствии с таблицей 3. В пробирки с приготовленными растворами опускали тест-полосы, пропитанные 2% раствором ФМК, и засекали время, за которое цвет тест-полосы изменится до голубого. Полученные результаты представлены в таблице 3.
По полученным данным был построен градуировочный график (фиг.2). Из графика видно, что между временем тест-определения и величиной рС существует линейная зависимость. Диапазон линейности составил 1·10-3-1·10-7 М. При концентрации меди, меньшей 5·10-7 М, полученные значения времени сравнимы с фоновыми. При концентрациях меди, больших 1·10-3 M, время тест-определения меньше 30 с, что слишком мало для точного его измерения, кроме того, наблюдается окрашивание раствора в голубой цвет, что также мешает точному определению момента окончания реакции. Для изучения мешающего влияния посторонних ионов на время тест-определения были выбраны вещества, которые, во-первых, могут взаимодействовать либо с ФМК, либо с тиомочевиной, во-вторых, содержат ионы, схожие по свойствам с медью, и, следовательно, могут обладать каталитическим действием на данную реакцию и, в-третьих, вещества, обладающие заметной окислительно-восстановительной активностью. Путем последовательного разбавления готовили 10-1, 10-2, 10-3, 10-4 М растворы веществ, мешающее влияние которых будет изучаться. Готовили системы, содержащие медь и мешающий ион в соотношениях 1:1, 1:10, 1:100, 1:1000. Для этого в пробирку последовательно вносили 1 мл 10-4 М раствора CuCl2, 2 мл 3 М H2SO4, 3.5 мл 2% тиомочевины, 2,5 мл дистиллированной воды и добавляли 1 мл раствора постороннего иона концентрацией 10-1, 10-2, 10-3, 10-4 М соответственно. В раствор опускали тест-полосу и измеряли время изменения ее цвета до голубого. Полученные данные сравнивали с холостым опытом (см. табл.4).
Было установлено, что Na, К, Са, Ni, Mg, Zn, Al, Cl, Br, ацетат-ионы тест-определению не мешают. Фосфат- и дихромат-ионы, а также Cd, Co и Мо (VI) мешают тест-определению при 1000-кратном избытке. При 100-кратном избытке Mn, Pb, Sr и 10-кратном избытке ионов I– скорость каталитической реакции уменьшается. Fe(III), Sn(II), Sn(IV) мешают определению меди уже при соотношении концентраций 1:1. Правильность предложенной тест-методики проверяли на модельных растворах с использованием способа «введено-найдено» и реальных объектах. В модельные растворы с заранее известной концентрацией меди вносили тест-полосы и измеряли время изменения цвета тест-полосы до голубого. Концентрацию меди рассчитывали по методу ограничивающих растворов в соответствии с формулой (1) (табл.5).
Как видно из таблицы, отклонение между результатами составляет порядка 10%. В качестве реальных объектов использовали фарфоровую, стеклянную и стальную посуду, контактирующую с пищевыми продуктами. В состав покрытий при использовании голубых глазурей могут входить соединения меди, концентрации которых нормируются. Результаты тест-определения сравнивали с данными метода ААС (см. табл.5 и табл.6).
Отклонение между результатами составляет порядка 10-15%. Согласно литературным данным [ГН 2.3.3.972-00. Предельно допустимые количества химических веществ, выделяющихся из материалов, контактирующих с пищевыми продуктами] ПДК меди в растворах, контактирующих с указанной посудой, составляет 1 мг/л. Эта концентрация на порядок выше предела обнаружения по предлагаемой тест-методике. Это позволяет считать возможным полуколичественное тест-определение меди в подобных объектах с использованием заявляемой методики. По сравнению с прототипом предлагаемый способ определения меди (II) уменьшает время анализа, снижает трудоемкость и стоимость анализа на различных объектах, расширяет интервал определяемых концентраций. Получаемый технический результат обеспечивают отличительные признаки заявляемого способа, т.е. предлагаемый способ обладает изобретательским уровнем, новизной и промышленной применимостью.
Формула изобретения
Способ определения меди (II), основанный на реакции между фосфорно-молибденовой кислотой (ФМК) и тиомочевиной, катализируемой медью (II), отличающийся тем, что реакцию проводят на твердом носителе, в качестве которого используют тест-полосу, приготовленную путем пропитки фильтровальной бумаги 2%-ным раствором ФМК, с последующим ее погружением в систему, содержащую анализируемый раствор, доведенный до рН 1-1,3, и 2-4 мл 2% тиомочевины, и по зависимости содержания меди от времени изменения цвета тест-полосы до голубого рассчитывают концентрацию меди.
РИСУНКИ
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
(ФМК), %
