Инверсионно-вольтамперометрический способ определения осмия в природных и промышленных объектах

 

Изобретение относится к аналитической химии, в частности к анализу объектов способом инверсионной вольтамперометрии, и может быть использовано для определения содержания осмия в растворах и сплавах, Сущность способа заключается в инверсионно-вольтамперометрическом определении содержания осмия в природных и промышленных объектах путем электроосаждения осмия на поверхность графитового электрода или введения осмия в угольно-пастовый электрод с последующим электроокислением осадка в кислых средах в присутствии перекиси водорода

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧ Е С К ИХ

РЕСПУБЛИК (19) (1 I) (я)ю G 01 N 27/48

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

|ИЙЙВ! %сзйзщ .

6 (21) 4801363/25 (22) 26.01,90 (46) 07.07.92. Бюл. N 25 (71) Томский политехнический институт им, С.M.Êèðoâà (72) Н.А.Колпакова, С.В.Кропоткина и О,В.Сухомлинова (53) 543.253(088.8) (56) Гинзбург С,М. и др, Аналитическая химия элементов. Платиновые металлы. 1972, с. 616.

Швец Л.А. и др. Определение осмия методом инверсионной вольтамперометрии в технологических продуктах..Журн, анал, химии, 1987 г„т.42, М 10. с. 1858-1862. (54) MHВЕРСИОННО-ВОЛЬТАМПЕPOMETРИЧЕСКИЙ СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОСМИЯ В ПРИРОДНЫХ И ПРОМЫШЛЕННЫХ

ОБЪЕКТАХ (57) Изобретение .относится к аналитической химии, в частности к анализу объектов

Изобретение относится к аналитической. химии, в частности к анализу объектов способом инверсионной вольтамперометрии, и может быть использовано для определения содержания осмия в растворах и сплавах, Для определения осмия предложено большое число спектрофотометрических методов (СФ), использующих широкий круг реагентов, в основном органических. Из неорганических соединений используют роданиды щелочных металлов и аммония, Так же, как и все другие известные методы, спектрофотометрический метод не по.способом инверсионной вольтамперометрии, и может быть использовано для определения содержания осмия в растворах и сплавах, Сущность способа заключается в инверсионно-вольтамперометрическом определении содержания осмия в природных и промышленных объектах путем электроосаждения осмия на поверхность графитового электрода или введения осмия в угольно-пастовый электрод с последующим электроокислением осадка в кислых среуах в присутствии перекиси водорода (10 -30 ).Ðåãèñòðèðóåìûå "обратные" пики при анодной развертке потенциала характерны только для осмия, что позволяет исключить влияние других платиновых металлов. Потенциал электролиза Е=0,05 В позволяет исключить влияние "неблагородных" металлов, так как потенциалы их электронакопления и электроокисления намного более электроотрицательны, 1 ил., 1 табл. о зволяет определять осмий в присутствии всех сопутствующих ему элементов плати- CO новой группы, и поэтому обычно его отделя- Ql ют в виде Os04 дистилляцией. либо путем избирательной экстракции.

Интервал определяемых содержаний

10-0,001 мкгlмл или от 1 до 10 .

Наиболее близким по своей технической сущности к изобретению является инверсионно-вольтамперометрический (ИВ) способ определения содержания осмия в промышленных объектах. Этот способ основан на регистрации тока электроокисления осадка осмия, предварительно электро1746285

15 и электрод сравнения — каломельный. За- 20

20г+4Н++4е =. 2НгОг, осажденного из анализируемого раствора на графитовой электрод. Требуется предварительная стадия разрушения анализируемого образца путем окислительного сплавления с целью переведения анализируемого образца в раствор, так как определению осмия ИВ способом мешают многие ионы (Cu, Nl, все платиновые металлы и др.).

Осмий отделяется от других компонентов анализируемой пробы методом дистилляции.

Дистилляция проводится из сернокислых растворов в присутствии различных окислителей в течение 1 ч. Поглощение летучей Os04 проводится раствором 0,01 М муравьиной кислоты. Этот раствор одновременно является фоном для ИВ определения осмия. Для этого в анализируемый раствор опускаются графитовый (рабочий) электрод дается потенциал электронакопления осмия -0,2 В, и в течение определенного времени происходит электролиз исследуемого раствора. После этого задается анодное направление изменения потенциала и снимается вольтамперная кривая электроокисления осадка.

Недостатком известных способов является то, что определению осмия мешает наличие в анализируемом растворе других платиновых металлов, серебра, золота, а также многих неблагородных металлов: меди, никеля, железа и др.. При этом способ отличается недостаточно широким интервалом определяемых содержаний. большой трудоемкостью анализа в связи с необходимостью и сложностью отделения осмия от других компонентов раствора и невозможностью анализировать образцы без их разрушения, Целью изобретения является упрощение определения осмия.

Поставленная цель достигается тем, что определение осмия s природных и промышленных объектах осуществляется путем электронакопления осадка осмия при потенциале электролиза Е=О,О В на поверхность графитового электрода или введения пробы, содержащей металлический осмий, в состав электроактивного электрода с последующим электроокислением осмия в кислой среде в присутствии 10 -ЗОф> перекиси водорода с фиксированием на анодной поляризационной кривой "обратного" пика (катодного), по которому судят о концентрации осмия в анализируемом объекте.

Таким образом, новым в способе является то, что процесс окисления осадка осмия

55 или сплавов на его основе осуществляют в кислой среде в присутствии перекиси водорода. Как и в методе ИВ, для определения осмия из раствора необходима стадия предварительного электроосаждения. Однако, в отличие от метода ИВ, в предлагаемом нами методе оптимальным потенциалом злектронакопления является

Е=О,О В. Это более положительное значение потенциала электролиза (в ИВ Е=-0,2 В), что позволяет полностью исключить влияние всех неблагородных элементов раствора, так как они в этих условиях не накапливаются на электроде и не мешают определению при любых их содержаниях в растворе, Формирование "обратного" пика связано с протеканием следующих электрохимических реакций, При протекании анодного процесса электроокисления осмия в присутствии перекиси образуется кислород

Os-4е--4H202=0s02(»)+2H20+202, (1) Образовавшийся кислород в кислой среде формирует "обратный" пик в соответствии с электрохимической реакцией

Стандартный потенциал такого процесса ЕО=0,68 В отн. в. э.=0,44 В отн.н,к.э, Образовавшийся в.результате реакции {1)

ОэОг(») химически окисляется перекисью водорода до OsOq>q} по реакции

ОзОг+2НгОг=Оз 04+2 НгО, (3) В результате суммы трех процессов происходит электроокисление осмия с поверхности графитового электрода и фиксируется поля рографическая кривая, приведенная на чертеже, Ток "обратного" пика пропорционален количеству осмия в осадке на поверхности электрода или количеству осмия в сплаве, используемом в качестве электрода. Так как реакция (I) является специфической только для осмия, то определению осмия по предлагаемому способу не мешают любые количества других платиновых металлов. Ток "обратного" пика сильно зависит от концентрации перекиси водорода. С увеличением концентрации перекиси водорода TOK "обратного" пика увеличивается. Этот факт позволяет расширить интервал onðåäå-. ляемых содержаний осмия, Используя

30$ перекись водорода, можно .: àëèçèровать "бедные" по содержанию осмия продукты (10 — 10;ь), Уменьшая концентрацию перекиси, можно анализиро1746285

Cos- (2,5+ 0,3) 10

С» вать "богатые" по содержанию осмия продукты (10 4 — 100 Р

Пример 1. Навеску пробы КП-31 массой 1 г помещают в тигель из стеклоуглерода или корунда и обжигают в муфельной печи при 350 4000С в течение 1 ч.

Охлажденную пробу смешивают с 4-кратным избытком перекиси натрия, медленно повышая температуру до 400 С, спекают в муфеле и выдерживают при этой температуре 30-40 мин.

Охлажденный плав выщелачивают 10 мл

0,1 М раствора HzS04. Раствор переносят из тигля в стаканчик для полярографирования.

Добавляют 0,1 мл 30 (-ного Н202 и определяют осмий методом ИВ. Условия определения: потенциал электролиза 0,0 В; время электролиза 1 мин; потенциал "обратного" пика 0,4 — 0,5 В, скорость изменения потенциала 50 мВ/с. Вводят стандартную добав ку осмия (Ч!П) и вновь полярографируют раствор. Расчет содержания осмия проводят методом добавок по формуле где С» — содержание осмия в 1 г анализируемого объекта. г;

Сд — концентрация стандартного раствора, г/мл;

Чд — объем добавки стандартного раствора„мл;

h

m — навеска анализируемой пробы, г.

Пример 2. Анализ объектов, содержащих большие количества серебра. В качестве объекта анализа был выбран стандартный образец (СО) платинового концентрата Kfl-5. Характеристика образца приведена в таблице, Данный платиновый концентрат отличается повышенным содержанием серебра (65-80 ). Провести определение содержания осмия известным методом не удалось, потому что при дистилляции Os04 в перегонную колбу попадает значительное количество серебра, маскирующего анодный пик осмия. При введении в анализируемую пробу(0,01 М муравьиная кислота), полученную после дистилляции Os04 иэ раствора

КП-5, перекиси водорода (Сн 0 =0,6 M) определение осмия становится возможным методом ИВ, т,е, по "обратному" пику. Со5

55 держание осмия в дистилляте оценивалось методом добавок стандартного раствора и рассчитывалось по формуле, Определение осмия методом ИВ в КП5 непосредственно после выщелачивания плава водой не удалось. Мешает значительное по сравнению с осмием, содержание серебра, Однако проведено такое определение после выщелачивания плава 1

М HCI, когда большая часть серебра выпадает в осадок и не мешает определению осмия.

В результате анализа СО методом ИВ с отделением серебра в виде AgCI и последующим полярографированием раствора в присутствии 0,8 М Н О получают Со =

=(2,5+0,1) 10, определяют осмий в КП-5 методом ОВ после дистилляции добавлением в раствор 001 М муравьиной кислоты.

При полярографировании раствор содержал 0,8 М Н202. Содержание осмия в СО

Следовательно, по сравнению с известным способом определению осмия методов

ИВ по "обратному" пику не мешают любые количества платиновых металлов, а также неблагородные металлы. Большие количества серебра мешают определению. Расширяется интервал определяемых содержаний до 10 — 100% против 10 — 10 увеличивается экспрессность аналитического определения в 10 раз, повышается точность определения, так как не нужны операции отделения осмия от платиновых и неблагородных элементов.

Формула изобретения

Инверсионно-вольтамперометрическ— ий способ определения осмия в природных и промышленных объектах путем электроосаждения осмия на поверхность графитового электрода или введения пробы в состав угольно-пастового электрода с последую-. щим злектроокислением осадка осмия в кислой среде, отличающийся тем, что. с целью упрощения определения, электровосстановление осмия проводят при потенциале электролиза в интеовале от +0,05 до

-0,05 В в присутствии 10 — 30% перекиси водорода с последующим фиксированием на анодной поляризационной кривой "обратного" пика катодного восстановления кислорода, по которому судят о концентрации осмия в анализируемом объекте.

1746285 иапазон массовой доли,, элемента

Р1 Pd Rh Ir Ru Аи А Си Ni Fe

1,0-2,0 3, 5-6,0 0,03-0,1 0,002О,01 0,001-0,003 0,003-0,01 65-80 0,5-6,0 2,0-15,0 0,5-2,5

r2 ro аь os ои о.г о аг Е,В

Составитель Т. Николаева

Редактор Н. Лазоренко Техред М,Моргентал Корректор В. Гирняк

Заказ 2391 . Тираж Подписное"

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101