Патент на изобретение №2298171
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
(54) СПОСОБ ФОТОМЕТРИЧЕСКОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЖЕЛЕЗА (II) В РАСТВОРАХ ЧИСТЫХ СОЛЕЙ И ИСКУССТВЕННЫХ СМЕСЕЙ
(57) Реферат:
Изобретение относится к области аналитической химии, а именно к фотометрическому методу анализа, и может быть использовано для определения содержания железа(II) в растворах чистых солей и искусственных смесей, содержащих железо(II) в очень малой концентрации. Способ включает переведение железа(II) в комплексное соединение с ксиленоловым оранжевым в слабокислой среде. К раствору с pH 1,5-5 добавляют 0,2-0,4 мл поверхностно-активного вещества, 60-70-кратное количество ксиленолового оранжевого и воды до 10 мл объема с последующим нагреванием на водяной бане при температуре 80-98°C в течение 1-3 минут. Технический результат заключается в повышении чувствительности при фотометрическом определении железа(II), избирательности и экономии количества реактивов при осуществлении способа. 9 ил., 1 табл.
Изобретение относится к области аналитической химии, а именно к фотометрическому методу анализа, и может быть использовано для определения содержания железа(II) в растворах чистых солей и искусственных смесей, содержащих железо(II) в очень малой концентрации. Известен способ фотометрического определения железа(II) с помощью ксиленолового оранжевого, заключающийся в добавлении к анализируемому раствору буферного раствора с определенным значением pH (слабокислая среда) и действии органического реактива (Татаев О.А., Багдасаров К.Н. Применение органических реагентов в электрофотометрии. Ч.1. – Махачкала: Изд-во Дагестан. ун-та, 1971. – С.43). Недостатком способа является невысокая чувствительность и избирательность определения. Технический результат заключается в повышении чувствительности при фотометрическом определении железа(II), избирательности и экономии количества реактивов при осуществлении способа. Технический результат достигается тем, что в способе фотометрического определения железа(II) в растворах чистых солей и искусственных смесей, включающем переведение его в комплексное соединение с ксиленоловым оранжевым в слабокислой среде, к раствору с pH 1,5-4 добавляют 0,2-0,4 мл поверхностно-активного вещества, 60-70-кратное количество ксиленолового оранжевого и воды до 10 мл объема с последующим нагреванием на водяной бане при температуре 80-98° в течение 1-3 минут. Интервал pH существования окрашенного комплексного соединения 1-5. Максимальная интенсивность окраски достигается при pH 2-3. Вне этих интервалов комплекс распадается. Максимальная интенсивность окраски комплексного соединения достигается при 60-70-кратном избытке реагента ксиленолового оранжевого. При меньшей или большей кратности реагента интенсивность окраски падает и комплекс не обнаруживается, не существует. Максимальная интенсивность окраски комплексного соединения, а следовательно, и высокая чувствительность реакции наступает при добавлении 0,2-0,4 мл раствора ПАВ. При меньшем или большем количестве ПАВ от оптимально найденного чувствительность уменьшается. Максимальное развитие окраски достигается при нагревании полученной смеси 1-3 мин на водяной бане при температуре 80-98°С. Снижение температуры водяной бани (<80°C, больше 98°C она не бывает) требует более продолжительного нагревания 30 мин и более, иногда выпадает осадок, что в данном случае недопустимо. Если нагревать при выбранном интервале температуры меньше 1 мин максимальное развитие окраски не достигается, более 3 мин – нерациональная трата времени, так как этим чувствительность реакции не повысить, т.е. интенсивность окраски еще более интенсивней не станет. Поверхностно-активное вещество: к 7 г желатина добавляли 0,9 мл [ЕТНОХ CHEMICALS, LLC PO BOX 5094 GREENVILLE, SC 29606; SURFACTANT: ЕТНОХ СО-30; PHYSICAL FROM @25°C: LIQUID; HLB: 11,8; WATER SOLUBILITY: SOLUBLE; COMMENTS: РОЕ (30) CASTOR OIL – WATER SOLUBLE EMULSIFIER FOR NATURAL FATS & OILS. DISPERSANT FOR INORGANICS & STABILIZER FOR LATEX EMULISONS] в 122 мл воды (обозначили ПАВ-5). Пример 1 В пробирки помещают по V мл 10-5 М раствора железа(II), по 3 мл буферного раствора с pH 3, по 0,3 мл раствора ПАВ-5, по 3 мл 10-3 М раствора ксиленолового оранжевого, доводят объемы растворов до 10 мл водой, нагревают на кипящей водяной бане 2 мин. Фотометрируют на КФК, На фиг.1 представлен график определения железа (II) с ксиленоловым оранжевым в присутствии ПАВ-5. Линейность графика соблюдается в интервале концентраций Fe(II) 0,04-0,30 мкг/мл.
Расчет уравнения градуировочного графика
(
у=-0,0409+2,98 x; Пример 2 Определение железа (II) в растворах искусственных смесей. В пробирку помещают по 1,5 мл 10-5 М раствора железа (II), различные объемы растворов ионов металлов, по 3 мл буферного раствора с pH 3; по 0,3 мл раствора ПАВ-5, по 3 мл 10-3 М ксиленолового оранжевого, доводят объемы растворов до 10 мл водой, нагревают на кипящей водяной бане 2 мин. Фотометрируют при
Изучение комплексообразования железа(III) и железа(II) с ксиленоловым оранжевым в присутствии ПАВ-5. Аппаратура: спектрофотометр СФ-26, фотоэлектроколориметр КФК-2, pH-метр рН-340, аналитические весы ВЛА-200 г – М. Реагенты: ксиленоловый оранжевый, 10-2 М раствор; раствор железа(II) готовили из навески металлического железа (стандартный образец), растворяя в H2SO4, 0,1034 М раствор; 10-2 М растворы железа(III), алюминия(III), меди(II), свинца(II) готовили из соответствующих солей ч.д.а., растворы меньшей концентрации получали разбавлением исходных; буферные растворы: 0,1000 М раствор HCl готовили из фиксанала, из 2 М растворов СН3СООН и СН3COONa смешиванием получали буферные растворы с pH 2-6, устанавливая точное значение pH на pH-метре со стеклянным индикаторным и хлорсеребряным электродом сравнения (прибор откалиброван по стандартным буферным растворам, прилагаемым к прибору). При получении окрашенных комплексных соединений добавляли по 3 мл буферных растворов, чтобы ионная сила раствора имела значение
Известно, что этим обеспечивается хорошая воспроизводимость опытов (индифферентный электролит в высокой концентрации, например KCl, необходим только при pH 1, создаваемом 0,1 М раствором HCl). Железо(III) + ксиленоловый оранжевый. В пробирку поместили 0,1 мл 10-3 М раствора железа(III), 3 мл буферного раствора с pH 3; 0,5 мл раствора ПАВ-5 и 0,5 мл 10-2 М раствора ксиленолового оранжевого, довели водой до 10 мл, нагрели 2 мин на кипящей водяной бане. Параллельно готовили раствор холостого опыта. Фотометрировали на СФ-26, l=1 см относительно воды. Спектры светопоглощения комплекса железа(III) с ксиленоловым оранжевым (1) и ксиленолового оранжевого (2) показаны на фиг.2
Изучение условий комплексообразования железа(II) с ксиленоловым оранжевым в присутствии ПАВ-5 Ситуация изменилась, когда стали применять ПАВ-5 при получении окрашенного комплексного соединения железа(II) с ксиленоловым оранжевым. 1) Изучение интервала pH существования комплекса В пробирки помещали по 0,2 мл 10-3 М раствора железа(II), по 3 мл буферных растворов с переменным значением pH 1-6, по 0,5 мл раствора ПАВ-5, по 0,5 мл 10-3 М раствора ксиленолового оранжевого, доводили до 10 мл водой, нагревали 2 мин на кипящей водяной бане. По охлаждении фотометрировали на КФК при Оптимальный интервал pH существования комплекса 1-6, рНмакс=3. 2) Получение спектра поглощения комплекса железа(II) с ксиленоловым оранжевым Раствор комплексного соединения п.1) с pH 3 и его холостой раствор фотометрировали на СФ-26 в интервале длин волн 340-600 нм, l=1 см, относительно воды, фиг.4. На фиг.4 показаны спектры светопоглощения комплекса железа(II) с ксиленоловым оранжевым (1) и ксиленолового оранжевого (2). Оптимальная длина волны для комплексного соединения 540 или 590 нм. 3) Изучение зависимости оптической плотности от объема раствора железа(II) В пробирки помещали по V мл 10-5 М раствора железа(II), по 3 мл буферного раствора с pH 2, по 0,2 мл раствора ПАВ-5, по 2,5 мл 10-3 М раствора ксиленолового оранжевого, довели объемы растворов до 10 мл водой, нагревали на кипящей водяной бане 2 мин. По охлаждении фотометрировали на КФК, l=1 см, На фиг.5 показан градуировочный график определения железа(II) с ксиленоловым оранжевым в присутствии ПАВ-5, СМ исход=10-5 М.
Подчинение растворов комплексных соединений закону Бера наблюдается в интервале концентраций железа(II) (1,0-2,0)×10-6 М. На порядок увеличили концентрацию железа(II). В пробирки помещали по V мл 10-4 M раствора железа(II), по 3 мл буферного раствора с pH 2, по 0,2 мл раствора ПАВ-5, по 0,5 мл 10-2 М раствора ксиленолового оранжевого. Остальное проделали так же, как и в предыдущем случае. На фиг.6 представлен градуировочный график определения железа(II) с ксиленоловым оранжевым в присутствии ПАВ-5, СМ исход=10-4 М. Линейность градуировочного графика наблюдается в интервале концентрации железа(II) (2,0-8,0)×10-6 М. 4) Изучение зависимости оптической плотности от объема раствора ксиленолового оранжевого В пробирки помещали по 0,5 мл 10-4 М раствора железа(II), по 3 мл буферного раствора с pH 2, по 0,2 мл раствора ПАВ-5, по V мл 10-3 М раствора ксиленолового оранжевого, довели водой до 10 мл, нагревали на кипящей водяной бане 2 мин. Фотометрировали на КФК при
Максимальная интенсивность окраски комплексного соединения железа (II) с ксиленоловым оранжевым достигается при добавлении 67-кратного количества реагента:
5) Определение оптимального количества ПАВ-5 В пробирки помещали по 0,5 мл 10-4 М раствора железа(II), по 3 мл буферного раствора с pH 2, по V мл раствора ПАВ-5, по 2,5 мл 10-3 М раствора ксиленолового оранжевого, доводили до 10 мл водой, нагревали 2 мин на кипящей водяной бане. Фотометрировали относительно растворов холостых опытов, Максимальное развитие окраски комплекса наблюдается при добавлении 0,3 мл раствора ПАВ-5. б) Изучение соотношения компонентов M:R в комплексном соединении железа(II) с ксиленоловым оранжевым Готовили эквимолярные 10-3 М растворы железа(II) и ксиленолового оранжевого. В пробирки помещали по V мл раствора железа(II), по 3 мл буферного раствора с pH 2, по 0,2 мл раствора ПАВ-5, по V мл раствора ксиленолового оранжевого, доводили до 10 мл водой, нагревали на кипящей водяной бане 2 мин. Фотометрировали на КФК, Преимущества разработанного метода определения железа(II) с ксиленоловым оранжевым в присутствии ПАВ-5: 1) Резко возрастает чувствительность определения по сравнению с известными методами: Fe(II) + о-фенантролин, Fe(II) + батофенантролин, 2) Самым высокочувствительным реагентом в фотометрии считается ди-( 3) Реакции образования комплексных соединений идут в водной среде, отсутствует необходимость в органических растворителях, отрицательно влияющих на организм человека. 4) Комплексы железа(II) в присутствии ПАВ-5 устойчивы не менее 1,5 часа, в то время, как, например, соединение железа(II) с дитизоном неустойчиво. 5) Известна малая воспроизводимость при получении некоторых окрашенных комплексных соединений железа(II) с органическими реагентами. В нашем случае воспроизводимость хорошая. 6) Способ довольно избирательный. Определению железа(II) не мешают железо(III), алюминий(III), невысокое светопоглощение для комплексов с хромом(III), медью(II), свинцом(II). Разработанный способ открывает следующие перспективы развития фотометрического способа в аналитической химии: 1. варьируя органическими реагентами на железо(II) в присутствии ПАВ-5 возможно еще больше повысить чувствительность и избирательность реакции; 2. меняя анализируемый ион в растворе и проделывая реакции его с органическими реагентами в присутствии ПАВ-5, вероятно возможно отыскать такие же высокочувствительные реагенты, как и на железо(II); 3. наконец, разбавляя или увеличивая концентрацию компонентов ПАВ-5, заменяя их другими компонентами ПАВ, можно получить новые системы ПАВ, используя которые в фотометрическом определении ионов металлов с органическими реагентами, вероятно, можно ожидать очень перспективные результаты: получение высокочувствительных и высокоизбирательных реагентов.
Формула изобретения
Способ фотометрического определения железа(II) в растворах чистых солей и искусственных смесей, включающий переведение его в комплексное соединение с ксиленоловым оранжевым в слабокислой среде, отличающийся тем, что к раствору с pH 1,5-4 добавляют 0,2-0,4 мл поверхностно-активного вещества, 60-70 – кратное количество ксиленолового оранжевого и воды до 10 мл объема с последующим нагреванием на водяной бане при температуре 80-98° в течение 1-3 мин.
РИСУНКИ
MM4A – Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Дата прекращения действия патента: 10.03.2008
Извещение опубликовано: 27.03.2010 БИ: 09/2010
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
540 нм, l=0,5 см относительно раствора холостого опыта.
х=(5,6+11,2+16,8+22,4+28,0)·10-2=84·10-2;
0,5:
=2,24×104; 3,3×105/2,24×104=15 раз;
-нафтил)-тиокарбазон (R) на Hg2+, Zn2+, Cd2+ (
