способ кинетического определения родия

Формула изобретения

Способ кинетического определения родия по его каталитическому действию на реакцию восстановления периодата щелочного металла, отличающийся тем, что концентрация периодата щелочного металла составляет (4,0 7,0) 10^-3 моль, в качестве восстановителя используют сульфарсазен в концентрации (4,6 6,7) 10^-5 моль, реакцию осуществляют в присутствии 2,0 3,5 моль уксусной, 2,0 3,5 моль фосфорной и 1,0 1,8 моль борной кислот при рН 3,4 3,8.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области аналитической химии, в частности может быть использовано для анализа промышленных и природных объектов, содержащих следы родия и другие платиновые металлы.

Известен способ, основанный на индикаторной реакции между медью (II) и периодатом калия, позволяющий определять до 210^-4 мкг/мл родия [1] определению мешают однократные избытки рутения.

Основными недостатками способа являются невысокая чувствительность (предел обнаружения 210^-4 мкг/родия) и недостаточная селективность: определению мешает сопутствующий родию рутений в отношении 1:1, кроме того, так как реакция проводится в щелочной среде, многие элементы образуют осадки гидроксидов, что мешает определению.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу является каталитический способ определения родия, основанный на реакции окисления метилового оранжевого периодатом натрия в слабокислой среде [2]

Способ имеет предел обнаружения 210^-5 мкг/мл. Определению не мешают иридий в десятикратном избытке, а также никель, медь, железо, кобальт (1: 110⁶); платина, палладий (1:110⁵), но мешает рутений в отношении 1:1.

Таким образом, известный способ имеет следующие недостатки: недостаточная чувствительность, так как предел обнаружения 210^-5 мкг/мл родия и невысокая селективность, поскольку рутений мешает в избытке, большем, чем 1:1, а иридий 1:10.

Заявляемый способ направлен на решение задач повышения чувствительности и селективности определения родия.

При осуществлении предлагаемого способа технический результат достигается тем, что в отличие от известного способа определения родия, заключающегося в измерении каталитического действия родия в реакции восстановления периодата, в предлагаемом способе в качестве восстановителя используют сульфарсазен и реакцию проводят в среде фоновых кислот: уксусной, борной и фосфорной при определенном pH реакционной смеси. Фоновые кислоты подавляют каталитическое действие некоторых сопутствующих родию мешающих элементов и способствуют повышению каталитической активности родия.

Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается от известного тем, что в качестве восстановителя используют сульфарсазен и реакцию проводят в среде фоновых кислот: уксусной, фосфорной и борной при определенном pH.

Таким образом, заявляемый способ соответствует критерию "новизна".

Сравнение заявляемого решения с другими техническими решениями в данной области, не позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, то есть восстановления периодата сульфарсазеном, катализируемое родием, в среде фоновых кислот: уксусной, борной, фосфорной с pH 3,4-3,8, что позволяет сделать вывод о "существенном отличии".

Пример 1. В реакционный стакан емкостью 50 мл последовательно вносят: 0,7 мл сульфарсазена с концентрацией 8,710^-5 M, 1,0 мл 2,8 M уксусной кислоты, 1,0 мл 1,4 M борной кислоты, 1,0 мл 2,8 M фосфорной кислоты, 0,5 мл 0,6 M гидроксида натрия, так, чтобы создать pH 3,6; 0,5 мл анализируемого раствора родия, 2,0 мл дистиллированной воды.

Смесь перемешивают и вводят 3,5 мл раствора периодата с концентрацией 1,710^-2M.

Одновременно с началом добавления раствора периодата включают секундомер. Реакционную смесь помещают в кювету (l=20 мм) фотоэлектроколориметра ( 440 нм), соединенного с самопишущим потенциометром. Через одну минуту после начала реакции включают самописец и проводят в течение 2-3 мин запись кинетической кривой.

Графически определяют тангенс угла наклона кинетической кривой (tg), который пропорционален содержанию родия. Концентрацию родия определяют по градуировочному графику в координатах tg C(Rh).

Результаты определения родия по предлагаемому способу и по прототипу приведены в табл.1.

Из данных, приведенных в табл.1, следует, что заявляемый способ позволяет определять родий при содержаниях от 0,810^-5 мкг/мл родия. Тогда как по прототипу определение таких содержаний невозможно, то есть чувствительность возросла в 2,5 раза.

Пример 2. В реакционный стакан емкостью 50 мл последовательно вносят 0,7 мл сульфарсазена с концентрацией 8,710^-5 M; 1,0 мл 2,8 M уксусной кислоты; 1,0 мл 1,4 M борной кислоты; 1,0 мл 2,8 M фосфорной кислоты; 0,5 мл 0,6 M гидроксида натрия до pH 3,6; 0,5 мл раствора рутения, 0,5 мл анализируемого раствора родия; 1,5 мл дистиллированной воды; 3,5 мл раствора периодата с концентрацией 1,710^-2 M.

Записывают кинетическую кривую, как описано в примере 1. Определяют содержание родия по градуировочному графику.

Результаты определения родия в присутствии рутения приведены в табл. 2. Из данных, приведенных в табл. 2 следует, что заявляемый способ позволяет определять родий в присутствии до пятикратного избытка рутения, тогда как по прототипу при избытках рутения от 1 до 5 наблюдаются существенные завышения результатов анализа.

Пример 3. При определении родия в присутствии иридия в реакционный стакан емкостью 50 мл последовательно вносят 0,7 мл сульфарсазена с концентрацией 8,710^-5 M; 1,0 мл 2,8 M уксусной кислоты; 1,0 мл 1,4 M борной кислоты; 1,0 мл 2,8 M фосфорной кислоты; 0,5 мл 0,6 M гидроксида натрия до pH 3,6; 0,5 мл раствора иридия, 0,5 мл анализируемого раствора родия, 1,5 мл дистиллированной воды, 3,5 мл раствора периодата с концентрацией 1,710^-2 M.

Записывают кинетическую кривую, как описано в примере 1. Определяют содержание родия по градуировочному графику.

Результаты определения родия в присутствии иридия приведены в табл. 3. Из данных, приведенных в табл. 3 следует, что заявляемый способ позволяет получать правильные результаты при избытке иридия до 20-кратного значения, тогда как по прототипу при избытке иридия более чем в 10 раз, наблюдаются существенные завышения результатов.

Обоснование средних и граничных условий проведения определения родия по предлагаемому способу представлено в табл. 4

Из представленных данных видно, что при указанных граничных значениях концентраций реагентов и кислот метрологические характеристики предлагаемого способа сохраняются на уровне, достигаемом при средних значениях.

При концентрациях периодата калия менее 4,010^-3 M, уксусной кислоты менее 2,0 M, фосфорной кислоты менее 2,0 M, борной кислоты менее 1,0 M, а сульфарсазена более 7,510^-6 M и pH менее 3,4 каталитическая активность родия недостаточна для его определения.

При концентрациях периодата калия более 7,010^-3 M, уксусной кислоты более 3,5 M, фосфорной кислоты более 3,5 M, борной кислоты более 1,8 M, а сульфарсазена менее 4,610^-6 M резко ухудшается воспроизводимость результатов, что приводит к большой погрешности измерений и невозможности определения родия.

Таким образом, интервалы значений концентраций реагентов в каталитической реакции определения родия составляют: (4,0-7,0)10^-3 M для периодата калия, (2,0-3,5) M для уксусной кислоты, (2,0-3,5) M для фосфорной кислоты, (1,0-1,8) M для борной кислоты, (4,6-7,5)10^-6 M для сульфарсазена и pH 3,4-3,8

Использование предлагаемого способа определения родия обеспечивает по сравнению с существующими способами следующие преимущества:

1. Чувствительность способа увеличена в 2,5 раза.

2. Определению не мешает 5-кратный избыток рутения.

3. Определению не мешает 20-кратный избыток иридия.

Предлагаемый способ решает актуальную задачу по разработке новых высокочувствительных и селективных методов анализа родия в сложных промышленных объектах.

Способ позволяет анализировать бедные по родию объекты, что сокращает потери в технологических процессах, обеспечивает повышение извлечения родия и способствует комплексному использованию руд.