Способ вольтамперометрического определения ионов диспрозия в водных растворах

 

Использование: вольтамперометрический способ определения ионов диспрозия (III) в водных растворах. Сущность изобретения: методом вольтамперометрии с линейной разверткой потенциала изучена возможность определения диспрозия (III) в водных растворах KCl, NaCl, KBr, NaBr, KS, NaJ, LiCl, LiBr, LiJ. Установлена возможность получения хорошо выраженных катодных пиков диспрозия в растворах 2,8 - 3,2 М KJ с рН 3,3 - 3,6 с регистрацией вольтамперограммы при катодной линейной развертке потенциала электрода в интервале от -1,1 до -1,5 В (нас.к.э.). Скорость развертки потенциала 20 - 60 мВ/с. 2 ил.

Изобретение относится к аналитической химии, в частности к вольтамперометрическим способам определения в водных растворах.

Известны полярографические способы [1-3] определения диспрозия в водных растворах. В работах [1, 2] в качестве фона использовался 0,1 н. водный раствор LiCl, в [3] в качестве фонов использовались водные и водно-спиртовые растворы (C₂H₅)₄NI, LiCl, (C₂H₅)₄NClО₄, (C₄H₉)₄NClO₄, (C₄H₃)₄NI. В [4] описаны полярографические адсорбционные волны диспрозия с о-крезонфталексоном.

Недостатками указанных способов определения являются: в полярографических способах используются большие количества токсичной ртути; на использованных в полярографических способах фонах полярографические волны диспрозия недостаточно четки, что вносит значительную ошибку в определение диспрозия; по способу, предложенному в [4] аналитические сигналы диспрозия не получаются; для приготовления фонов используются труднодоступные реактивы.

Наиболее близким к предлагаемому способу является полярографический способ определения диспрозия в водных растворах с использованием в качестве фона 0,1 н. LiCl [1] Однако этот способ обладает недостатками: используется большое количество токсичной ртути для ртутного капающего электрода; на использованном фоне получаются нечетко выраженные полярографические волны диспрозия, что вносит значительную ошибку в аналитическое определение диспрозия; высокий предел обнаружения, равный 1 ˙ 10^-3 М; для приготовления фона применяется труднодоступный реактив (LiCl).

Техническая задача изобретения увеличение чувствительности и точности определения концентрации ионов диспрозия в растворах вольтамперометрическим методом, уменьшение токсичности анализа и применение в анализе недефицитных реактивов.

В качестве фонов были исследованы 0,1; 1,0;2,0; 3,0; 4,0 М растворы KCl, NaCl, LiCl, KBr, NaBr, LiBr, KI, NaI, LiI с рН 1,0-5,0.

Техническая задача достигается применением вольтамперометрического метода с ртутным пленочным электродом на серебряной подложке и фона 2,8-3,2 М KI с рН 3,3-3,6 с регистрацией вольтамперограммы при катодной линейной развертке потенциала электрода в интервале от -1,1 до -1,5 В (нас. к.э). Концентрацию диспрозия определяют по величине пика с использованием калибровочного графика или метода добавок. Потенциал пика равен от -1,35 до -1,45 В (нас.к. э. ) в зависимости от концентрации фона, рН фона и скорости изменения потенциала электрода.

Скорость развертки потенциала 20-60 м В/с.

Способ позволяет снизить предел обнаружения до 5 ˙ 10^-4 М, повысить точность определения, снизить токсичность анализа и использовать менее дефицитный реактив (KI вместо LiCl).

Сущность предлагаемого способа определения ионов диспрозия состоит в получении катодной вольтамперограммы процесса электровосстановления комплексной частицы диспрозия на ртутном пленочном электроде в фоновом растворе 2,8-3,2 М KI с рН 3,3-3,6 в интервале потенциалов от -1,1 до -1,5 В (нас.к. э.).

При этом на вольтамперограмме получается пик с потенциалом от -1,35 до -1,45 В (нас.к.э.), по величине которого определяют концентрацию ионов диспрозия в растворе, используя метод добавок или калибровочный график.

П р и м е р 1. В полярографическую ячейку заливают 10-15 мл 3,0 н. раствора KI (рН 3,4) и добавляют 1,0-1,5 мл анализируемого раствора с целью количественного определения в нем ионов диспрозия. Раствор в ячейке продувают инертным газом в течение 10-15 мин. После этого продувание аргона через ячейку прекращают и снимают катодную вольтамперограмму при линейной развертке потенциала электрода со скоростью 40 мВ/с в области потенциалов от -1,1 до -1,5 В (нас.к.э.). Используя градуировочный график или метод добавок, проводят оценку концентрации диспрозия в анализируемом растворе.

П р и м е р 2. В полярографическую ячейку заливают 10-15 мл 3,2 М раствора KI (рН 3,3) и добавляют 1,0-1,5 мл анализируемого раствора с целью количественного определения в нем ионов диспрозия. В ячейке раствор продувают инертным газом в течение 10-15 мин. После этого продувание аргона через ячейку прекращают и снимают катодную вольтамперограмму при линейной развертке потенциала электрода со скоростью 20 мВ/с в области потенциалов от -1,1 до -1,5 В (нас.к.э.). Используя градуировочный график или метод добавок, проводят оценку концентрации диспрозия в анализируемом растворе.

На фиг. 1 приведена вольтамперограмма электровосстановления комплексной частицы диспрозия на ртутном пленочном электроде. В качестве фона использовался 3,0 М KI (рН 3,5), ω=20 мВ/с. 1 кривая концентрация диспрозия 3,75 ˙ 10^-3; 2 кривая 4,40 ˙ 10^-3; 3 кривая 4,85 ˙ 10^-3; 4 кривая 5,75 ˙ 10^-3; 5 кривая 6,63 ˙ 10^-3; 6 кривая 7,49 ˙ 10^-3 моль/л; 7 кривая фон.

На фиг. 2 представлена зависимость величины катодного пика диспрозия (III) от концентрации в указанных выше условиях.

Предлагаемый способ определения диспрозия обладает большей воспроизводимостью, точностью, меньшей величиной предела обнаружения (4 ˙ 10^-5 М), во много раз снижает объем используемой в работе ртути, для приготовления фонового раствора используется доступный реактив.

Если в анализируемом растворе имеются примеси более электроположительных элементов, то их необходимо из анализируемого раствора удалять, например, электролитическим выделением на ртутном макрокатоде при потенциале -1,1 В (нас.к.э.). В связи с тем, что на ртутном пленочном электроде по мере работы накапливаются продукты гидролиза, ртутный пленочный электрод необходимо периодически обновлять.

Формула изобретения

СПОСОБ ВОЛЬТАМПЕРОМЕТРИЧЕСКОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИОНОВ ДИСПРОЗИЯ В ВОДНЫХ РАСТВОРАХ, включающий наложение на индикаторный электрод на основе ртути развертки потенциала с одновременной регистрацией тока и последующим определением искомой величины по высоте пика на фоне минеральных солей, отличающийся тем что проводят определение на фоне 0,9 - 1,1 моль/л раствора KCl с pH 1,9 - 2,1, регистрируют вольтамперограммы в интервале потенциалов -1,3 .. . - 1,9 В (нас.к.э) на ртутном пленочном электроде на серебряной подложке со скоростью развертки потенциала электрода 20 - 40 мВ/с.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2