индикаторный состав для определения марганца (ii) в водных растворах

Формула изобретения

Индикаторный состав для определения марганца (II) в водных растворах, содержащих сорбент, реагент, вещество для создания рН среды и воду, отличающийся тем, что содержит в качестве сорбента анионит АН-31 в сульфатной форме, в качестве реагента - 4-(2-пиридилазо)-резорцин (ПАР), а в качестве вещества для создания рН среды - водный раствор аммиака, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Анионит АН-31	0,6
ПАР	0,05
Водный раствор аммиака	0,0035-0,004
Вода	Остальное

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к аналитической химии (индикаторным составам) и может быть использовано для определения марганца (II) в водных растворах, в частности в сточных водах и производственных растворах.

В аналитической практике для определения марганца (II) используются фотометрические методы, основанные либо на переведении Mn(II) в перманганат-ионы, либо с предварительной экстракцией ионов Mn²⁺ [Марченко З. Фотометрическое определение элементов. - М.: Мир, 1971. 502 с.]. К недостаткам этих методов можно отнести малую чувствительность, трудоемкость, а также использование токсичных органических растворителей.

Известен индикаторный состав для определения 30-100 мкг марганца (II) с бензгидроксамовой кислотой, используя предварительную сорбцию Mn²⁺ на анионите Дауэкс IX8. Недостатком технического решения является десорбция поглощенного анионитом марганца (II) порциями соляной кислоты, а затем упаривание полученного раствора почти досуха, что увеличивает продолжительность анализа до нескольких часов [Умланд Ф., Янсен А., Тириг Д., Вюнш Г. Комплексные соединения в аналитической химии. - М.: Мир, 1975, 532 с.].

Сорбционно-спектроскопические методики для определения ионов марганца (II) отсутствуют.

Техническим результатом изобретения является разработка методики сорбционно-спектроскопического определения ионов Mn²⁺ , улучшающего селективность и повышающего экспрессность анализов.

Технический результат достигается тем, что в индикаторном составе для определения марганца (II) в водных растворах, содержащих сорбент, реагент, вещество для создания рН среды и воду, новым является то, что содержится в качестве сорбента - анионит АН-31 в сульфатной форме, в качестве реагента - 4-(2-пиридилазо)-резорцин (ПАР), а в качестве вещества, создающего необходимое значение рН среды - водный раствор аммиака, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Анионит АН-31	0,6
ПАР	0,05
Водный раствор аммиака	0,0035-0,004
Вода	Остальное

В настоящее время не имеется сведений об индикаторных составах с использованием ПАР для определения ионов Mn(II).

Для определения марганца (II) 0,2 г предварительно набухшего анионита АН-31 в сульфатной форме помещают в градуированную пробирку с притертой пробкой емкостью 50 мл и добавляют 10 мл 0,05% раствора ПАР, после чего пробирку встряхивают в течение 10 мин. Затем ионит отфильтровывают и добавляют исследуемый раствор объемом 25,0 мл, содержащий 0,001 М водный раствор аммиака при рН=9, и пробирку снова встряхивают в течение 15 мин. Ионит отфильтровывают и измеряют коэффициент диффузного отражения влажного образца при длине волны 580 нм на колориметре "Пульсар" по отношению к образцу сравнения, представляющему собой описанный выше индикаторный состав без марганца (II).

Содержание Mn(II) в анализируемом растворе рассчитывают по градуировочному графику. Для его построения в градуированные пробирки с притертыми пробками вводят по 0,2 г анионита АН-31 и 10 мл 0,05% раствора ПАР, после чего пробирки встряхивают в течение 10 мин. Затем навески ионита отфильтровывают и вводят по 25,0 мл стандартных растворов марганца (II) с концентрацией их от 0,05 до 3,0 мг/л, содержащих 0,001 М водный раствор аммиака при рН=9 и пробирки снова встряхивают в течение 15 мин, после чего измеряют коэффициент диффузного отражения, который пересчитывают в функцию Гуревича-Кубелки-Мунка по уравнению:

где R и r_o - коэффициенты диффузного отражения прореагировавшего образца и образца сравнения соответственно. Строят зависимость в координатах F(R) - C_Mn(II), мг/л, где C_Mn(II) - концентрация марганца (II) в растворе.

Введение в индикаторный состав анионита АН-31 и органического реагента ПАР позволяет повысить чувствительность определения и экспрессность анализа (табл.1). Определению ионов марганца (II) сорбционно-спектроскопическим методом не мешает присутствие 500-кратных избытков никеля (II), железа (II, III), меди (II), цинка, а также оксалат- и фосфатионов (табл.2, 3).

Таким образом, разработанный индикаторный состав для определения марганца (II) позволяет осуществлять аналитический контроль за степенью чистоты растворов Mn(II), которая предполагает отсутствие ионов цветных металлов ввиду использования диоксида марганца при производстве химических источников тока.

Таблица 1 Сравнительная характеристика разработанного индикаторного состава для определения марганца (II) и известного состава (фотометрическая методика с бензгидроксамовой кислотой)
Параметр	Состав с АН-31	Известный состав
Диапазон определяемых концентраций, мкг/мл	0,05-50	30-100
Предел обнаружения, мкг/мл	0,01	0,4
Продолжительность анализа	30 мин	Несколько часов
Другие характеристики	Не требуется десорбция, т.к. определение производится в фазе анионита АН-31	Предварительная сорбция Mn(II) на анионита Дауэкс 1Х8, затем десорбция и упаривание полученного раствора

Таблица 2 Сорбционно-спектроскопическое определение марганца (II) в присутствии сопутствующих компонентов. Исходная концентрация марганца (II) - 1,5 мг/л; рН=9; n=5; Р=0,95
Посторонний ион	Отношение постороннего иона к иону Mn(II) (по концентрации)	Относительная ошибка Qотн,%
Ni(II)	10:1	-4,6
	50:1	-1,3
	500:1	17,3
Zn(II)	10:1	-6,0
	50:1	-1,1
	500:1	7,3
Cu(II)	10:1	-4,0
	50:1	-1,3
	500:1	1,3
Fe(II, III)	10:1	-4,6
	50:1	1,3
	500:1	8,7
C 2O4 2-	10:1	-4,0
	50:1	1,6
	500:1	18,6
PO 4 3-	10:1	-4,7
	50:1	-1,3
	500:1	8,7

Таблица 3 Среднестатистическое стандартное отклонение при сорбционно-спектроскопическом определении марганца (II) в присутствии сопутствующих компонентов. Исходная концентрация марганца (II) - 1,5 мг/л; рН=9; n=5; Р=0,95
Сопутствующий компонент
Ni(II)	Zn(II)	Cu(II)	Fe(II,II)	C2O4 2-	PO 4 3-
0,269	0,275	0,228	0,262	0,223	0,277