RU2221750C2 - Osmium determination method - Google Patents

Abstract

FIELD: analytical methods. SUBSTANCE: invention relates to determining osmium(VIII) in hydrochloric acid and sulfuric acid process solutions. Osmium(VIII)-containing solution with 4 M H₂SO₄ or 6 M HCl to pH 4 is completed with silica gel sorbent chemically modified with mercapto groups, vigorously stirred for 5 min, and decanted. Sorbent is washed with distilled water and transferred into fluoroplastic cuvette to measure coefficient of diffuse reflection at 440 nm. EFFECT: lowered detection threshold. 4 ex

Description

Изобретение относится к области аналитической химии элементов, а именно к методам определения осмия(VIII), и может быть использовано при определении осмия в сернокислых и солянокислых технологических растворах. The invention relates to the field of analytical chemistry of elements, and in particular to methods for the determination of osmium (VIII), and can be used in the determination of osmium in sulfuric acid and hydrochloric acid technological solutions.

Для определения осмия в объектах различного вещественного состава используется простой в аппаратурном оформлении, достаточно чувствительный и селективный фотометрический метод. To determine osmium in objects of various material composition, a simple, hardware-based, fairly sensitive and selective photometric method is used.

Известен способ определения 30-150 мкг осмия в 50 мл органического экстракта при помощи N'-бензилоил-N-(4-толилсульфонил)гидразина (Воробьева Н. Е. , Павлов П.Т., Живописцев В.П. N'-бензилоил-N-(сульфонил)гидразины - эффективные реагенты на осмий. Журнал аналитической химии. 1991. Т. 46. 6. С. 1088-1092). Способ предусматривает выполнение ряда последовательных операций:
- добавление реагента к анализируемому раствору;
- добавление NaOH до pH≥11;
- перемешивание;
- подкисление пробы до рН≤1;
- экстракция хлороформом образующегося окрашенного соединения;
- фотометрирование экстракта.A known method for determining 30-150 μg of osmium in 50 ml of an organic extract using N'-benzyloyl-N- (4-tolylsulfonyl) hydrazine (Vorobyeva N.E., Pavlov P.T., Zhivopisetov V.P. N'-benzyloyl -N- (sulfonyl) hydrazines - effective reagents for osmium. Journal of Analytical Chemistry. 1991. T. 46. 6. S. 1088-1092). The method involves performing a series of sequential operations:
- adding a reagent to the analyzed solution;
- adding NaOH to pH≥11;
- mixing;
- acidification of the sample to pH≤1;
- chloroform extraction of the resulting colored compound;
- photometry of the extract.

К недостаткам способа можно отнести многостадийность, возможность анализа только щелочных растворов, содержащих осмий(VI), невысокую воспроизводимость определения и узкий диапазон определяемых концентраций. The disadvantages of the method include multistage, the ability to analyze only alkaline solutions containing osmium (VI), the low reproducibility of the determination and a narrow range of detectable concentrations.

Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемым результатам является способ определения осмия(VIII) (Патент РФ 2112237 Способ определения осмия (VIII) в сернокислых растворах /Бахвалова И.П., Бахтина М.П., Лосев В.Н.), включающий подкисление анализируемого раствора серной кислотой до концентрации 0,5-2 моль/л, внесение в раствор сорбента - кремнезема, химически модифицированного N-аллил-N'-пропилтиомочевиной, встряхивание в течение 15 мин, отделение сорбента от раствора, перенесение его во фторопластовую кювету и измерение коэффициента диффузного отражения сорбента. Способ позволяет проводить выделение и определение осмия(VIII) в количестве 10-1800 мкг/0,1 г сорбента. При этом время проведения сорбции составляет 15 мин. Closest to the proposed method by technical nature and the achieved results is a method for determining osmium (VIII) (RF Patent 2112237 Method for determining osmium (VIII) in sulfate solutions / Bakhvalova IP, Bakhtina MP, Losev VN) including acidification of the analyzed solution with sulfuric acid to a concentration of 0.5-2 mol / l, adding silica chemically modified with N-allyl-N'-propylthiourea to the sorbent solution, shaking for 15 minutes, separating the sorbent from the solution, transferring it to fluoroplastic cell and measurement e coefficient of diffuse reflection of the sorbent. The method allows the selection and determination of osmium (VIII) in an amount of 10-1800 μg / 0.1 g of sorbent. The sorption time is 15 minutes.

Техническим результатом является снижение относительного предела обнаружения. The technical result is to reduce the relative detection limit.

Указанный технический результат достигается тем, что в исследуемый раствор с кислотностью в диапазоне от 4 М H₂SO₄ или 6 М НСl до рН 4, содержащий осмий(VIII), вносят сорбент - силикагель, химически модифицированный меркаптогруппами, интенсивно перемешивают в течение 5 мин, растворы декантируют, сорбент промывают дистиллированной водой, переносят во фторопластовую кювету и измеряют коэффициент диффузного отражения при 440 нм.The specified technical result is achieved by the fact that in the test solution with an acidity in the range of 4 M H ₂ SO ₄ or 6 M Hcl to pH 4 containing osmium (VIII), a sorbent is added - silica gel, chemically modified by mercapto groups, intensively mixed for 5 minutes , the solutions are decanted, the sorbent is washed with distilled water, transferred to a fluoroplastic cuvette and the diffuse reflection coefficient is measured at 440 nm.

Сущность способа заключается в том, что находящийся в растворе осмий в широком диапазоне кислотности (4 М Н₂SO₄ (6 М НСl) - рН 4) количественно извлекается силикагелем, химически модифицированным меркаптогруппами. При взаимодействии осмия(VIII) с функциональными группами происходит его восстановление и образование на поверхности окрашенных в желто-оранжевый цвет комплексных соединений осмия(III) с меркаптогруппами, ковалентно закрепленными на поверхности силикагеля.The essence of the method lies in the fact that being in a solution of osmium in a wide range of acidity (4 M H ₂ SO ₄ (6 M Hcl) - pH 4) is quantitatively extracted with silica gel, chemically modified mercapto groups. The interaction of osmium (VIII) with functional groups leads to its reduction and the formation on the surface of yellow-orange colored complex compounds of osmium (III) with mercapto groups covalently attached to the surface of silica gel.

Сорбция в статическом режиме протекает быстро - время установления сорбционного равновесия составляет 2-3 мин, и количественно (коэффициент распределения достигает 1•10⁵ см³/г), что позволяет сконцентрировать и полностью извлечь осмий(VIII) даже из очень разбавленных растворов в динамическом режиме. Предел обнаружения осмия при навеске сорбента 0,1 г составляет 0,3 мкг. Относительный предел обнаружения осмия при использовании 10 мл составляет 0,03 мкг/мл.Sorption in the static mode proceeds quickly - the time to establish sorption equilibrium is 2-3 minutes, and quantitatively (distribution coefficient reaches 1 • 10 ⁵ cm ³ / g), which allows you to concentrate and completely remove osmium (VIII) even from very dilute solutions in dynamic mode. The detection limit of osmium with a weighed sorbent of 0.1 g is 0.3 μg. The relative detection limit of osmium when using 10 ml is 0.03 μg / ml.

В предлагаемом способе содержание осмия в произвольном объеме раствора не должно быть менее 0,3 мкг. Данное количество осмия на 0,1 г сорбента является той минимальной концентрацией, которую удается зарегистрировать на существующих приборах относительно сигнала фона. Градуировочный график линеен в диапазоне 0,3-400 мкг осмия на 0,1 г сорбента. При этом при использовании 100 мл раствора относительный предел обнаружения осмия составляет 3•10^-3 мкг/мл, при использовании 1 л раствора относительный предел обнаружения составляет 3•10^-4 мкг/мл.In the proposed method, the osmium content in an arbitrary volume of the solution should not be less than 0.3 μg. This amount of osmium per 0.1 g of sorbent is the minimum concentration that can be recorded on existing devices relative to the background signal. The calibration graph is linear in the range of 0.3-400 μg osmium per 0.1 g of sorbent. Moreover, when using 100 ml of the solution, the relative detection limit of osmium is 3 • 10 ^-3 μg / ml, when using 1 l of the solution, the relative detection limit is 3 • 10 ^-4 μg / ml.

Для лучшего восприятия способа предлагаются следующие примеры. For a better understanding of the method, the following examples are provided.

Пример 1 (прототип). В градуированную пробирку вводят 15 мкг осмия (III) в виде раствора в 0,5-2 М или серной кислоте, вносят 0,1 г сорбента - кремнезема, химически модифицированного N-аллил-N'-пропилтиомочевиной, перемешивают в течение 5 мин, раствор декантируют, сорбент переносят в кювету и измеряют коэффициент диффузного отражения при 440 нм. Количество осмия находят по градуировочному графику, построенному в координатах функция Кубелки-Мунка F(R)= (1-R)²/2R - содержание осмия, мкг на 0,1 г сорбента. Найдено 14,0±0,8 мкг.Example 1 (prototype). 15 μg of osmium (III) is introduced into a graduated tube in the form of a solution in 0.5-2 M or sulfuric acid, 0.1 g of sorbent - silica chemically modified with N-allyl-N'-propylthiourea is added, mixed for 5 minutes, the solution is decanted, the sorbent is transferred to a cuvette and the diffuse reflection coefficient is measured at 440 nm. The amount of osmium is found according to the calibration graph constructed in the coordinates of the Kubelka-Munk function F (R) = (1-R) ² / 2R - osmium content, μg per 0.1 g of sorbent. Found 14.0 ± 0.8 mcg.

Пример 2 (предлагаемый способ). К раствору, содержащему осмий в количестве 1,0 мкг в 10 мл, прибавляют 0,1 г сорбента - силикагеля, химически модифицированного меркаптогруппами, перемешивают в течение 5 мин, раствор декантируют, сорбент переносят в кювету и измеряют коэффициент диффузного отражения. Количество осмия находят по градуировочному графику. Найдено 1,0±0,2 мкг. Example 2 (the proposed method). To a solution containing osmium in an amount of 1.0 μg in 10 ml, add 0.1 g of a sorbent - silica gel chemically modified by mercapto groups, mix for 5 minutes, decant the solution, transfer the sorbent to a cuvette and measure the diffuse reflectance. The amount of osmium is found by the calibration graph. Found 1.0 ± 0.2 μg.

Пример 3 (предлагаемый способ). К раствору, содержащему осмий в количестве 100 мкг в 10 мл, прибавляют 0,1 г сорбента - силикагеля, химически модифицированного меркаптогруппами, перемешивают в течение 5 мин, раствор декантируют, сорбент переносят в кювету и измеряют коэффициент диффузного отражения при 440 нм. Количество осмия находят по градуировочному графику. Найдено 100±3 мкг. Example 3 (the proposed method). To a solution containing osmium in an amount of 100 μg in 10 ml, add 0.1 g of a sorbent - silica gel chemically modified by mercapto groups, mix for 5 minutes, decant the solution, transfer the sorbent to a cuvette and measure the diffuse reflectance at 440 nm. The amount of osmium is found by the calibration graph. Found 100 ± 3 μg.

Пример 4 (предлагаемый способ). 1 л раствора, содержащий 0,5 мкг осмия пропускают через хроматографическую колонку, содержащую 0,1 г сорбента, со скоростью 1 мл/мин, промывают водой, сорбент вынимают из колонки, переносят в кювету и измеряют коэффициент диффузного отражения. Количество осмия находят по градуировочному графику. Найдено 0,45±0,05. Example 4 (the proposed method). 1 l of a solution containing 0.5 μg of osmium is passed through a chromatographic column containing 0.1 g of sorbent at a rate of 1 ml / min, washed with water, the sorbent is removed from the column, transferred to a cuvette and the diffuse reflection coefficient is measured. The amount of osmium is found by the calibration graph. Found 0.45 ± 0.05.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет определять осмий в количестве 0,3-400 мкг при использовании 0,1 г сорбента. Кроме того, способ характеризуется простотой выполнения. Упрощение осуществляется за счет исключения операций создания необходимой кислотности раствора, добавления каких-либо реагентов и других подготовительных операций. Получаемые сорбенты устойчивы длительное время без изменения их спектроскопических характеристик. Thus, the proposed method allows to determine osmium in the amount of 0.3-400 μg when using 0.1 g of sorbent. In addition, the method is characterized by ease of implementation. Simplification is carried out by eliminating the operations of creating the necessary acidity of the solution, adding any reagents and other preparatory operations. The resulting sorbents are stable for a long time without changing their spectroscopic characteristics.

Claims (1)

Способ определения осмия, включающий приготовление раствора осмия (VIII), переведение его в комплексное соединение и измерение коэффициента диффузного отражения, отличающийся тем, что осмий выделяют из растворов силикагелем, химически модифицированным меркаптогруппами, и измеряют коэффициент диффузного отражения комплекса осмия (III) с меркаптогруппами на поверхности силикагеля.A method for determining osmium, including preparing a solution of osmium (VIII), converting it into a complex compound and measuring the diffuse reflection coefficient, characterized in that osmium is isolated from solutions by silica gel chemically modified by mercapto groups, and the diffuse reflection coefficient of the osmium (III) complex with mercapto groups is measured on silica gel surface.