способ определения цинка

Классы МПК:G01N31/16 путем титрования 
G01N27/26 путем определения электрохимических параметров; путем электролиза или электрофореза
Автор(ы):, ,
Патентообладатель(и):Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный университет" (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2012-08-07
публикация патента:

Изобретение относится к аналитической химии и может быть использовано для определения цинка (II) в технических и природных объектах. Способ заключается в потенциометрическом титровании пробы комплексоном (III) с индикаторным электродом из металлического висмута с буферным раствором при рН 4,1 - 9,0. Достигается упрощение, а также - повышение точности и безопасности анализа. 2 табл., 1 ил.

способ определения цинка, патент № 2508539

Формула изобретения

Способ определения цинка, включающий потенциометрическое титрование, отличающийся тем, что в процессе прямого титрования в ацетатном буферном растворе при рН от 4,1 до 9,0 используют индикаторный электрод из металлического висмута.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к аналитической химии, а именно для определения концентраций цинка (II) в различных объектах, в частности сплавах и растворах для гальванического покрытия, а также в медицинских препаратах.

Известен способ (аналог) комплексонометрического определения цинка в растворе путем его титрования комплексоном (III) с использованием металлоиндикаторов, представленный рядом методик, использующих в качестве органического индикатора различные вещества и смеси, такие как эриохром черный Т, мурексид, пирокатехиновый фиолетовый, цинкон, смесь комплексоната меди(II) и ПАН и прочие. [Liteanu C., Murgu G., Beitrdge zur komplexometrischen bestimmung von kationengemischen // Z. Anal. Chem., 1960. - Vol.175. - P.1-4; Ashton A.A. Titrimetric microdetermination of copper and zinc. with edta // Analytica Chimica Acta 1963. - Vol.28. - P.296-298; Ringbom A., Pensar G., Wahlinen E. A complexometric titration method for determining calcium in the presence of magnesium // Anal. Chim. Acta 1958. - Vol.19. - P.525-531; Flashka H., Abdine H. Mikrotitrationen mit dthylendiamintetraessigsaure. XV 1-(2Pyridyl-azo)-2-naphthol als komplexometrischer indikator // Microchimica Acta, 1956. - Vol.44. - P.770-777]. Данные способы позволяют определять цинк(II) в растворах при его содержании до 250 мкг/мл.

К недостаткам представленных методик с визуальным контролем конечной точки титрования является сложность регистрации последней в мутных или окрашенных посторонними ионами растворах и побочные реакции металлоиндикатора.

Из известных технических решений наиболее близким (прототипом) по назначению и технической сущности к заявляемому объекту является потенциометрический способ определения цинка на ртутном микроэлектроде [Pribil R., Kondela Z., Matyska B. Use of complexones in chemical analysis. XIII. Potentiometric determination of certain cations by means of "complexone III" solutions // Coll. Czech. Chem. Comm., 1951. - Vol.16, p.80-84]. Для применения используется потенциометрическое обратное титрование нитратом ртути (II) при добавлении в ячейку соответствующего комплексоната ртути (II).

К недостаткам данного способа (прототипа) можно отнести:

- несоответствие требованиям «зеленой химии» в связи с использованием металлической ртути и ее солей;

- необходимость введения дополнительного реагента (комплексоната ртути (II);

- увеличение ошибки и времени анализа из-за применения обратного титрования;

- использование различных способов определения точки эквивалентности на потенциометрической кривой в зависимости от определяемого иона

Сущность изобретения.

Способ определения цинка заключается в прямом потенциометрическом титровании в ацетатном буферном растворе при рН от 4,1-9,0 с индикаторным электродом из металлического висмута.

Предлагаемый способ устраняет недостатки прототипа

- прямое титрование цинка в ацетатном буферном растворе,

- электрод из металлического висмута, не требующий введения ртути и ее соединений,

- точка эквивалентности находится на пике дифференциальной кривой титрования.

Осуществление способа.

Определению цинка по заявляемому способу не мешает наличие в растворе таллия(I), щелочных и щелочноземельных металлов, содержание которых может превышать содержание цинка в растворе на порядок и более. Ионы меди(II), свинца(II), олова(II), кобальта(II), никеля(II), кадмия(II), галлия(III), хрома(III) и алюминия(III) титруются совместно с цинком и должны быть удалены любым из известных способов. Наличие в растворах железа (III) и серебра даже в небольших количествах делают анализ невозможным вследствие окисления поверхности индикаторного электрода. Галогениды в анализируемом растворе могут привести к образованию нежелательных соединений с материалом электрода и должны быть удалены.

Собирают гальваническую цепь, состоящую из высокоомного потенциометра, хлоридсеребряного электрода сравнения, индикаторного электрода из металлического висмута в ячейке для титрования и соединительного электролитического мостика (ключа), заполненного насыщенным раствором нитрата калия. Нитрат калия в данном способе заменяет собой хлорид калия во избежание образования оксохлорида висмута (III) на поверхности висмутового электрода. Индикаторный электрод выбирают с наибольшей площадью поверхности для получения максимального отклика и зачищают от окислов фильтровальной бумагой. Азотнокислый или сернокислый анализируемый раствор, содержащий 0,14-7,0 мг цинка на каждые 10 мл, помещают в ячейку для титрования, нейтрализуют ацетатом натрия и вводят 0,1 мл 1М ацетатного буферного раствора с рН 4,1-7,0 или 0,1 мл 1 М раствора ацетата натрия. Максимальные скачки потенциала в точке эквивалентности достигают при рН раствора 5,0-9,0.

Определение цинка проводят следующим образом. Титруют пробу из микробюретки 0,001-0,05 моль/л раствором комплексона (III) большими порциями, ожидая установления потенциала в каждой точке не менее 1 минуты. Точка эквивалентности соответствует потенциалу середины скачка на интегральной кривой потенциала или пику на дифференциальной кривой. Скачки потенциала составляют от 20 до 45 мВ, но прослеживаются очень четко, так как вблизи точки эквивалентности в процессе титрования потенциал практически не изменяется. Вид интегральной и дифференциальной кривой потенциометрического титрования цинка (II) комплексоном(III) при рН 7,2 показывает (Фиг.1).

Анализируют не менее трех различных аликвот, рассчитывают содержание цинка в образце и проводят статистическую обработку данных. Контрольные определения цинка проводят в различных ацетатных буферных смесях, исследования ведут при рН 3,5-9,0. В табл.1 приведены экспериментальные результаты зависимости величины скачка потенциала от рН раствора. Как видно из табл.1, при значениях рН 3,5-9,0 ошибки определения цинка не превышают 1%. Наибольшие скачки потенциала в точке эквивалентности при определении цинка, наибольшая чувствительность и точность достигается при значениях рН от 5,0 до 9,0.

Контрольные определения проводят при различных концентрациях цинка(II) в пробе. Табл.2 показывает, что способ позволяет определить содержание цинка (II) в исходном растворе 14-708 мкг/мл с ошибкой до 1%.

Таблица 1
Влияние рН на определение цинка (II) (объем раствора 25 мл, температура 25°C, время 5-7 мин, число параллельных определений 3)
рН р-раВведено, мгНайдено, мгВеличина скачка потенциала, мВОшибка, %
3,617,71 --- *
4,117,71 17,9020-1,07
4,417,71 17,7435 -0,17
4,7 17,7117,7435 -0,17
5,0 17,7117,74 40-0,17
7,2 17,7117,81 40-0,56
9,0 17,7117,74 45-0,17
- * - Скачка потенциала в точке эквивалентности не наблюдается

Таблица 2
Контрольные определения цинка (II) (объем раствора 25 мл, температура 25°С, время 5-10 мин, рН=7,2, число параллельных определений 3)
Введено, мг Найдено, мгОпр. конц., моль/л Опр. конц., мкг/млСкачок потенцила, мВ Ошибка, %
17,70 17,651,083×10 -2708,060 0,28
8,851 8,8645,417×10 -3359,035 -0,1
2,655 2,6601,625×10 -3106,235 -0,1
1,770 1,7651,083×10 -370,8035 0,28
0,8851 0,88665,420×10 -435,9035 -0,1
0,3541 0,35222,170×10 -414,1620 0,54

Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2508539

patent-2508539.pdf

Класс G01N31/16 путем титрования 

способ определения меди -  патент 2505810 (27.01.2014)
способ определения свинца -  патент 2505809 (27.01.2014)
фосфат лития-железа со структурой оливина и способ его анализа -  патент 2484009 (10.06.2013)
способ определения полигексаметиленгуанидин гидрохлорида в дезинфицирующем средстве -  патент 2479839 (20.04.2013)
способ определения содержания формиатов щелочных металлов в противогололедных реагентах -  патент 2478203 (27.03.2013)
способ определения висмута -  патент 2477468 (10.03.2013)
способ количественного определения кальция и магния в лекарственном растительном сырье -  патент 2466387 (10.11.2012)
способ титриметрического определения массовой доли основного вещества в стандартном образце состава , '-дигидрооксидиэтилсульфида -  патент 2453838 (20.06.2012)
способ определения содержания сероводорода и легких меркаптанов в нефти -  патент 2426985 (20.08.2011)
способ разделения меди (i) и меди (ii) -  патент 2416452 (20.04.2011)

Класс G01N27/26 путем определения электрохимических параметров; путем электролиза или электрофореза

реагенты и способы обнаружения аналитов -  патент 2518310 (10.06.2014)
способ определения индолил-уксусной кислоты методом капиллярного электрофореза -  патент 2517219 (27.05.2014)
способ количественного определения никеля методом инверсионной вольтамперометрии на органо-модифицированном электроде -  патент 2504761 (20.01.2014)
способ идентификации металлов и сплавов и устройство для его осуществления -  патент 2501003 (10.12.2013)
способ определения общего фосфора методом капиллярного электрофореза -  патент 2499989 (27.11.2013)
способ и прибор идентификации металла или сплава -  патент 2499253 (20.11.2013)
способ измерения редокс потенциала биологических сред -  патент 2497107 (27.10.2013)
способ определения глюкозы, сахарозы, фруктозы -  патент 2492458 (10.09.2013)
способ определения коэффициента диффузии растворителей в массивных изделиях из капиллярно-пористых материалов -  патент 2492457 (10.09.2013)
способ удаления кислорода из фоновых растворов для вольтамперометрического анализа -  патент 2490621 (20.08.2013)
Наверх