Способ выделения и раздельного определения осмия (vi)

 

Изобретение относится к области аналитической химии, а именно к методам разделения и определения, и может использоваться при раздельном определении осмия (VI) и осмия (IV) в технологических растворах. Способ определения осмия, включает приготовление растворов, содержащих смесь осмия (VI) и осмия (IV), последовательное переведение их в комплексное соединение и измерение коэффициента диффузного отражения, при этом последовательное выделение осмия в различных степенях окисления из растворов проводят одним сорбентом-силикагелем, химически модифицированным меркаптогруппами, измерение коэффициента диффузного отражения при 440 нм производят в случае выделения осмия (VI) и при 550 нм в случае выделения осмия (IV) в присутствии хлорида олова (II). Техническим результатом является упрощение методики и снижение предела обнаружения осмия (VI) и осмия (IV).

Изобретение относится к области аналитической химии, а именно к методам разделения и определения, и может использоваться при раздельном определении осмия (VI) и осмия (IV) в технологических растворах.

Описанные способы определения осмия не предусматривают раздельного определения осмия, находящегося в растворе в различных степенях окисления. Как правило, перед определением осмий в различных степенях окисления переводят в одну степень окисления (+8 или +4) и далее уже определяют по известным методикам [I].

Известен способ выделения и раздельного определения микроколичеств осмия (VI) и осмия (IV), одновременно присутствующих в растворе [2]. Способ включает добавление к раствору, одновременно содержащему хлорокомплексы осмия (IV) и осмия (VI), хлороводородной кислоты до концентрации 0,1-3 М, внесение сорбента-силикагеля, химически модифицированного бензоилтиомочевиной, перемешивание в течение 5 мин, отделение сорбента от раствора, высушивание его и измерение коэффициента диффузного отражения образца при 490 нм. На этой стадии из раствора выделяют осмий (VI).

К раствору, оставшемуся после сорбции, добавляют другой сорбент-силикагель, химически модифицированный аллилтиомочевиной, 1 мл 10%-ного раствора хлорида олова (II), и перемешивают в течение 60 мин при 95°С, сорбент отделяют от раствора и измеряют коэффициент диффузного отражения воздушно-сухого образца при 550 нм. Таким способом выделяют и определяют осмий (IV).

К недостаткам данного способа следует отнести использование двух типов сорбентов, а также недостаточно высокую чувствительность определения осмия в различных степенях окисления.

Данный способ выбран в качестве прототипа.

Техническим результатом является упрощение методики и снижение предела обнаружения осмия (VI) и осмия (IV).

Указанный технический результат достигается тем, что в способе определения осмия, включающем приготовление растворов, содержащих смесь осмия (VI) и осмия (IV), последовательное переведение их в комплексное соединение и измерение коэффициента диффузного отражения, новым является последовательное выделение из растворов осмия в различных степенях окисления одним сорбентом - силикагелем, химически модифицированным меркаптогруппами, измерение коэффициента диффузного отражения при 440 нм в случае выделения осмия (VI) и 550 нм при выделении осмия (IV) в присутствии хлорида олова (II).

На первой стадии к 0,1-3М раствору хлороводородной кислоты, содержащему одновременно хлорокомплексы осмия (VI) и осмия (IV), прибавляют навеску сорбента-силикагеля, химически модифицированного меркапто-группами. Смесь встряхивают в течение 1-2 мин при комнатной температуре, отделяют сорбент, промывают его 1 М НСl. Сорбент помещают во фторопластовую кювету и измеряют величину коэффициента диффузного отражения образца при 440 нм. На первой стадии сорбент селективно выделяет только осмий (VI), который количественно определяют. Весь осмий (IV) остается в растворе.

Далее к раствору добавляют новую навеску сорбента-силикагеля, химически модифицированного меркаптогруппами, добавляют 1 мл 10%-ного раствора хлорида олова (II) и проводят сорбцию при интенсивном перемешивании при 95°С в течение 40 мин. Сорбент отделяют от раствора декантацией, помещают во фторопластовую кювету и измеряют величину диффузного отражения при 550 нм. В этом случае определяют осмий (IV).

Сущность изобретения заключается в том, что в найденных оптимальных условиях сорбент обеспечивает последовательное выделение и раздельное определение осмия (VI) и осмия (IV). В условиях сорбции осмия (VI) (комнатная температура) осмий (IV) практически не извлекается (степень его извлечения не превышает 0,5%). Осмий (IV) сорбируется только в присутствии 300-кратного избытка хлорида олова (II), используемого в качестве лабилизирующей добавки.

Предлагаемый способ позволяет выделять и определять 0,1-1000 мкг осмия (VI) и 1-1000 мкг осмия (IV) на 0,1 г сорбента.

Оптимальная кислотность извлечения выбрана экспериментально. При увеличении кислотности более 3 моль/л по НСl происходит разрушение сорбента, а находящийся в растворе осмий (VI) восстанавливается до осмия (IV), и степень извлечения понижается. Уменьшение концентрации НСl ниже 0,1 М приводит к появлению гидролизованных форм осмия (VI) и осмия (IV) и, как следствие, к снижению степени извлечения. Время и температура сорбции выбирались экспериментально из кривых зависимости степени извлечения от времени контакта фаз и температуры. Снижение времени и температуры сорбции приводит к снижению степени извлечения осмия (IV). Увеличение времени контакта фаз приводит только к увеличению времени проведения анализа.

Выполненные эксперименты по изучению влияния количества хлорида олова (II) на полноту извлечения осмия (IV) показали, что равновесие реакции сорбции сдвигается в сторону количественной сорбции только при 200-кратном избытке хлорида олова (II) по отношению к осмию (IV). Уменьшение соотношения приводит к снижению степени извлечения. Полнота извлечения достигается уже при 200-кратном избытке хлорида олова (II), что в пересчете составляет 0,8-1,0 мл 10%-ного раствора (II).

В предлагаемом способе содержание осмия (VI) и осмия (IV) в произвольном объеме раствора не должно быть менее 0,03 и 0,3 мкг соответственно. Данное количество осмия (VI) и осмия (IV) на 0,1 г сорбента является той минимальной концентрацией, которую удается зарегистрировать на существующих приборах относительно сигнала фона.

Для лучшего восприятия предлагаются следующие примеры.

Пример 1 (прототип). 10 мл анализируемого раствора, содержащего 150 мкг осмия (VI) и 20 мкг осмия (IV), подкисляют НСl до содержания 0,1-3 М. К раствору добавляют 0,1 г силикагеля, химически модифицированного бензоилтиомочевиной, смесь встряхивают в течение 5 мин при комнатной температуре. Сорбент отделяют от раствора декантацией, высушивают, помещают во фторопластовую кювету и измеряют величину коэффициента диффузного отражения при 490 нм. Содержание осмия (VI) находят по градуировочному графику. Найдено (147±6) мкг осмия (VI).

К фильтрату добавляют 0,1 г силикагеля, химически модифицированного аллилтиомочевиной, 1 мл 10%-ного раствора хлорида олова (II), смесь помещают в термостатируемую пробирку с притертой пробкой. Пробирку устанавливают в механический встряхиватель и перемешивают в течение 60 мин при температуре 95°С. Сорбент отделяют декантацией, высушивают, помещают во фторопластовую кювету и измеряют коэффициент диффузного отражения при 550 нм. Содержание осмия (IV) определяют по градуировочному графику. Найдено (20±1) мкг осмия (IV).

Пример 2 (прототип). 10 мл анализируемого раствора, содержащего 5 мкг осмия (VI) и 200 мкг осмия (IV), подкисляют НС1 до содержания 0,1-3 М. К раствору добавляют 0,1 г силикагеля, химически модифицированного бензоилтиомочевиной, смесь встряхивают в течение 5 мин при комнатной температуре. Сорбент отделяют от раствора декантацией, высушивают, помещают во фтороплатовую кювету и измеряют величину коэффициента диффузного отражения при 490 нм. Содержание осмия (VI) находят по градуировочному графику. Найдено (4,7±0,6) мкг осмия (VI).

К фильтрату добавляют 0,1 г силикагеля, химически модифицированного аллилтиомочевиной, 1 мл 10%-ного раствора хлорида олова (II), смесь помещают в термостатируемую пробирку с притертой пробкой. Пробирку устанавливают в механический встряхиватель и перемешивают в течение 60 мин при температуре 95°С. Сорбент отделяют декантацией, высушивают и измеряют коэффициент диффузного отражения при 550 нм. Содержание осмия (IV) находят по градуировочному графику. Найдено (195±6) мкг осмия (IV).

Пример 3 (предлагаемый способ). 10 мл анализируемого раствора, содержащего 5 мкг осмия (VI) и 1000 мкг осмия (IV), подкисляют НСl до содержания 0,1-3 М. К раствору добавляют 0,1 г силикагеля, химически модифицированного меркаптогруппами, смесь встряхивают в течение 5 мин при комнатной температуре. Сорбент отделяют от раствора декантацией, помещают во фторопластовую кювету и измеряют коэффициент диффузного отражения влажных сорбатов при 440 нм. Определяют содержание осмия (VI) по градуировочному графику. Найдено (4,8±0,3) мкг осмия (VI).

К фильтрату добавляют 0,1 г силикагеля, химически модифицированного меркаптогруппами, 1 мл 10%-ного раствора хлорида олова (II), смесь помещают в термостатируемую пробирку с притертой пробкой, пробирку закрепляют в ячейках механического встряхивателя и перемешивают в течение 30 мин при температуре 95°С. Сорбент отделяют декантацией и измеряют коэффициент диффузного отражения влажных сорбатов при 550 нм. Содержание осмия (IV) находят по градуировочному графику. Найдено (1000±14) мкг осмия (IV).

Пример 4 (предлагаемый способ). 10 мл анализируемого раствора, содержащего 0,5 мкг осмия (VI) и 100 мкг осмия (IV), подкисляют НС1 до содержания 0,1-3 М. К раствору добавляют 0,1 г силикагеля, химически модифицированного меркаптогруппами, смесь встряхивают в течение 5 мин при комнатной температуре. Сорбент отделяют от раствора декантацией, помещают во фторопластовую кювету и измеряют коэффициент диффузного отражения влажных сорбатов при 440 нм. Определяют содержание осмия (VI) по градуировочному графику. Найдено (0,48±0,07) мкг осмия (VI).

К фильтрату добавляют 0,1 г силикагеля, химически модифицированного меркаптогруппами, 1 мл 10%-ного раствора хлорида олова (II), смесь помещают в термостатируемую пробирку с притертой пробкой, пробирку закрепляют в ячейках механического встряхивателя и перемешивают в течение 30 мин при температуре 95°С. Сорбент отделяют декантацией и измеряют коэффициент диффузного отражения влажных сорбатов при 550 нм. Содержание осмия (IV) находят по градуировочному графику. Найдено (100±4) мкг осмия (IV).

Таким образом, по сравнению с прототипом предлагаемый способ позволяет проводить разделение и раздельное определение осмия (VI) и осмия (IV) с использованием одного вида сорбента и с более низкими пределами обнаружения.

Время анализа сокращается с 1 ч 40 мин до 60 мин, при этом выполняются только операции доведения раствора до определенной кислотности по НС1, последовательной сорбции двумя навесками одного сорбента и последующего фотометрирования.

Источники информации

1. Гинзбург С.И., Езерская Н.А., Прокофьева И.В. и др. Аналитическая химия платиновых металлов. - М.: Наука, 1972, 613 с.

2. Патент РФ 2112238 Способ выделения и раздельного определения осмия (VI) и осмия (IV)/Бахвалова И.П., Бахтина М.П., Лосев В.Н. Приоритет от 4 июня 1996// Получено 27.05.98. Бюл. изобрет. №15, 1998 (прототип).

Формула изобретения

Способ выделения и раздельного определения осмия (VI) и осмия (IV), включающий переведение их в комплексные соединения и измерение коэффициента диффузного отражения, отличающийся тем, что осмий (VI) выделяют из растворов силикагелем, химически модифицированным меркаптогруппами, при комнатной температуре и измеряют коэффициент диффузного отражения комплекса осмия с меркаптогруппами при 440 нм на поверхности сорбента, а осмий (IV) выделяют из растворов силикагелем, химически модифицированным меркаптогруппами, при 95°С в присутствии хлорида олова (II) и измеряют коэффициент диффузного отражения смешанно-лигандного меркаптоловохлоридного комплекса осмия на поверхности при 550 нм.