способ определения висмута

Формула изобретения

Способ определения висмута, включающий приготовление раствора висмута(III), переведение его в комплексное соединение и измерение величины коэффициента диффузного отражения, отличающийся тем, что висмут(III) выделяют переведением его в комплексное соединение из 0,5-3 М растворов хлороводородной кислоты сорбентом - кремнеземом, химически модифицированным N-аллил-N'-пропилтиомочевиной, и измеряют величину коэффициента диффузного отражения комплекса висмута(III) с N-аллил-N'-пропилтиомочевиной на поверхности кремнезема.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области аналитической химии элементов, а именно к методам определения висмута, и может быть использовано при определении висмута в производственных материалах, в частности сплавах на основе меди.

Для определения висмута в объектах различного вещественного состава широко используется фотометрический метод, обладающий достаточно высокой чувствительностью и селективностью.

Известен способ фотометрического определения висмута [А.И. Бусев. Аналитическая химия висмута. Изд-во АН СССР. 1953. С.131] в виде его дитизоната. Способ предусматривает доведение раствора, содержащего висмут(III), до рН 8-9, экстракцию висмута(III) раствором дитизона в четыреххлористом углероде и измерение оптической плотности экстракта при длине волны 504 нм. Недостатками способа являются использование органического растворителя и высокий предел обнаружения.

Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемым результатам является способ определения висмута [А.И. Бусев. Аналитическая химия висмута. Изд-во АН СССР. 1953. C.116]. Способ основан на использовании образования окрашенного в желтый цвет соединения висмута(III) с тиомочевиной. Методика включает добавление к азотнокислому раствору висмута(III) насыщенного раствора тиомочевины и измерение оптической плотности раствора в диапазоне 400-450 нм.

К недостаткам способа можно отнести высокий предел обнаружения и узкий диапазон определяемых концентраций висмута.

Техническим результатом является снижение относительного предела обнаружения, расширение диапазона определяемых концентраций.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе определения висмута, включающем приготовление раствора висмута(III), переведение его в комплексное соединение и измерение коэффициента диффузного отражения, новым является то, что висмут(III) выделяют переведением его в комплексное соединение из 0,5-3 М раствора хлороводородной кислоты сорбентом - кремнеземом, химически модифицированным N-аллил-N’-пропилтиомочевиной, и измеряют коэффициент диффузного отражения комплекса висмута(III) с N-аллил-N'-пропилтиомочевиной на поверхности кремнезема.

Исследуемый раствор висмута в 0,5-3 М хлороводородной кислоте помещают в пробирку, вносят 0,2 г сорбента, закрывают пробкой и интенсивно перемешивают в течение 5 мин. Сорбент отделяют от раствора, помещают в фторопластовую кювету и измеряют коэффициент диффузного отражения при 420 нм в области выраженного максимума в спектре диффузного отражения. Содержание висмута находят по градуировочному графику, построенному в условиях определения. Предел обнаружения висмута при навеске сорбента 0,2 г составляет 0,03 мкг.

Сущность способа заключается в том, что находящийся в растворе висмут(III) в диапазоне 0,5-3 М хлороводородной кислоты количественно извлекается силикагелем, химически модифицированным N-аллил-N'-пропилтиомочевиной. Снижение концентрации хлороводородной кислоты приводит к гидролизу висмута и выпадению малорастворимого соединения ВiOСl. Увеличение концентрации хлороводородной кислоты более 3 М/л приводит к уменьшению степени извлечения висмута(III) и увеличению предела обнаружения (таблица).

В процессе сорбции висмута(III) из растворов хлороводородной кислоты на поверхности сорбента образуются окрашенные в желтый цвет комплексные соединения висмута(III) с N-аллил-N'-пропилтиомочевиной, ковалентно закрепленной на поверхности кремнезема, имеющие выраженный максимум в спектрах диффузного отражения при 420 нм. При извлечении из растворов азотной кислоты сорбенты окрашиваются в желтый цвет, но в спектре диффузного отражения максимум отсутствует. В этом случае спектр диффузного отражения представляет собой ниспадающую кривую без выраженных максимумов и перегибов, расположенную на границе видимой и ультрафиолетовой области.

Пример 1 (прототип). К раствору, содержащему 20 мкг висмута(III) в 15 мл 1,5 М азотной кислоты добавляют 10 мл 5%-ного раствора тиомочевины и воду до общего объема 50 мл. Аликвоту раствора помещают в кювету и измеряют оптическую плотность раствора при 400 нм. Содержание висмута находят по градуировочному графику, построенному в аналогичных условиях. Найдено 20±1 мкг.

Пример 2 (предлагаемый способ). Раствор, содержащий 20 мкг висмута(III) в 10 мл 1 М хлороводородной кислоты, помещают в пробирку, вносят 0,2 г сорбента, закрывают пробкой и интенсивно перемешивают в течение 5 мин. Сорбент отделяют от раствора декантацией, помещают в фторопластовую кювету и измеряют коэффициент диффузного отражения при 420 нм. Содержание висмута находят по градуировочному графику, построенному в условиях определения. Найдено 19,8±0,4 мкг.

Пример 3 (предлагаемый способ). Раствор, содержащий 1,0 мкг висмута(III) в 10 мл 1 М хлороводородной кислоты, помещают в пробирку, вносят 0,2 г сорбента, закрывают пробкой и интенсивно перемешивают в течение 5 мин. Сорбент отделяют от раствора, помещают в фторопластовую кювету и измеряют коэффициент диффузного отражения при 420 нм. Содержание висмута находят по градуировочному графику, построенному в условиях определения. Найдено 0,97±0,05 мкг.

Пример 4 (предлагаемый способ). Раствор, содержащий 1,0 мкг висмута(III) в 100 мл 1 М хлороводородной кислоты, помещают в сосуд для встряхивания емкостью 150 мл, вносят 0,2 г сорбента, закрывают пробкой и интенсивно перемешивают в течение 5 мин. Сорбент отделяют от раствора, помещают в фторопластовую кювету и измеряют коэффициент диффузного отражения при 420 нм. Содержание висмута находят по градуировочному графику, построенному в условиях определения. Найдено 0,95±0,06 мкг. Относительный предел обнаружения в данном случае составляет 0,01 мкг/мл, что более чем в 10 раз меньше предела обнаружения по методике - прототипу.

Сорбция в статическом режиме протекает быстро (время установления сорбционного равновесия составляет 2-3 мин) и количественно (коэффициент распределения достигает 1·10⁵ см³/г).

Таблица
Влияние концентрации хлороводородной кислоты на степень извлечения и предел обнаружения висмута с использованием кремнезема, химически модифицированного N-аллил-N’-пропилтиомочевиной (CHCl= 1 М, масса сорбента 0,2 г, время контакта фаз 5 мин)
Концентрация НСl, М	Степень извлечения, %	Предел обнаружения, мкг/0,2 г сорбента
0,5	99	0,03
1	99	0,03
2	99	0,03
3	99	0,03
4	75	0,1
5	40	0,3