Способ определения катионов металлов переменной валентности

СООЗ СОВЕТСКИХСОЦИДЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 09) 01) 4(51 С 01 И 1/28 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЦТИЙ(72) О.В. Юркьян и Г.П. Попов (71) Волгоградский ордена Трудового Красного Знамени политехническийинститут(56) 1, .Шарло Г, Методы аналитической химии, М,-Л., "Химия", 1965, с. 704-705.2. Авторское свидетельство СССР Ф 49546, кл. С 01 Н 1/28, 1973, (54)(57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КАТИОНОВ МЕТАЛЛОВ ПЕРЕМЕННОЙ ВАЛЕНТНОСТИ,включающий восстановление ик ацетоном в кислой среде и последующую количественную регистрацию с использованием окислительно-восстановительной реакции, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения возможности раздельного определения меди (11), кобальта (111), марганца (111) и никеля (111) в присутствии железа (11), процесс восстановления осу- . ществляют при соотношении катиона в пробе и ацетона 1-,3-2,8 и рН среды 3,5-4,5, а в качестве окислитель- но-восстановительной реакции используют окисление избытка ацетона иодом.е1 11373Изобретение относится к аналитической химии, а именно. способам определения катионов металлов переменной валентности восстановлением ацетоном в кислой среде в объектах сложного состава.Известны способы определения марганца титрованием испытуемых растворов восстановителями 1 3.Недостатком известных способов О является невозможность определения марганца при совместном присутствии в объектах сложного состава.Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигае мому результату является способ определения катионов металлов переменной валентности, включающий восстановление их ацетоном в кислой среде, окисление раствором бихромата калия 20 и последующее титрование избытка бихромата калия раствором соли Мора 2,Однако известный способ применим только для определения марганца (111), имеет узкий диапазон измерений (для 25 соотношений марганца (111) и железа (11), равных 0,2-0,5:1,0), сложен в аппаратурном оформлении и требует продолжительность анализа примерно 5 ч.ЗОЦелью изобретения является расширение возможности раздельного определения меди (11), кобальта (111), марганца (111) и никеля (111) в присутствии железа (11).35Поставленная цель достигается предлагаемым способом определения катионов металлов переменной валентности, включающим восстановление их ацетоном в кислой среде при соотноше 4 О нии исходной пробы катиона и ацетона 1-2,3-2,8 при рН среды 3,5-4,5 и последующую количественную регистрацию с использованием реакции окиспения избытка ацетона иодом. В табл, 1 приведены зависимости времени протекания реакции восстановления Мп(111) ацетоном от рН среды,11 оследующее окисление избытка ацетона иодом и определение избытка 5 О иода дают возможность определить количество ацетона, вступившего в реакцию восстановления с исследуемым катионом, а в качестве окислителя ацетона выбран иод, так как реак ция с ним при 80 С и в кислой среде протекает быстро и полностью, не требуя дополнительных ускорителей 77или катализаторов, поскольку ацетонуже присутствует в требуемой енольной форме и с применением той же ап-паратуры, что и в процессе восстановления.П р и м е р 1. Определение меди(11) в присутствии железа (11) вкислых растворах.20 мл исследуемого раствора, содержащего ионы меди (11) в количестве Оф 300-0,5000 г-ион/л и железо (11) в количестве 0,01000,3000 г-ион/л (при соотношении их0,20:1,01), помещают в мерную колбуна 100 мл, прибавляют 2 мл ацетона(медь (11):ацетон = 10-2,3), таккак в расчете на максимальное содержание меди (11). в 20 мл раствораприсутствует 0,0117 г-ион/л, тогдатребуемый объем составляет 0,0177 "2,3 58,08:0,79=1,978 мл 2 мл. рНсреды доводят до 4,5 прибавлением2 н. серной кислоты и доливают водой до метки.Далее смесь переносят в круглодонную колбу, снабженную обратнымхолодильником, и термостатируют при80 С .в течение 0,25 ч, вводят 20 мл0,05 н, раствора иода и термостати,руют при той же температуре еще полчаса, раствор охлаждают и определяютизбыток иода методом потенциометрического титрования раствором тиосульфата натрия,На титрование избытка иода израсходовали 10, 15 мл 0,01 н. растворатиосульфата натрия, Ввели иодаО, 1269 г (20 мл 0,05 н. раствора),следовательно, из уравнения реакции окисления иода легко посчитать,что на избыток ацетона пошло О, 1012 гиода, с которым прореагировано (всоответствии с уравнением реакциииода и ацетона) 0,2312 г ацетона.Значит, на реакцию восстановлениямеди (11) затрачено 1,3288 г ацетона, что отвечает восстановлению0,7274 г меди (11) до меди (1) всоответствии с уравнением реакциивосстановления, Концентрация меди(11) в исходном растворе составляет0,46 г-ион/л,При необходимости определение содержания железа (11) проводят любым известным методом, например потенциометрическим титрованием бихроматом калия.37377 Таблица 1 Способ Показатель Известный Предлагаемый 0,57 1,5 2,5 3,5 4,5 5,0 6,0 7,0 рН среды Время протекания реакции 1,05 0,96 0,90 0,25 0,28 0,88 1,12 Не идет з 11Так, на титрование пробы 20 млпошло 3,6 мл 0,02 н. раствора бихромата калия, что соответствует0,0041 г железа (11), т.е, концентрации его в растворе 0,2050 г-ион/л.П р и м е р 2. Определение.кобальта (111) в присутствии железа(11) в кислых растворах,20 мл исследуемого раствора, содержащего ионы кобальта (111) в количестве 0,5000-1,300 г-ион/л и железо (11) в количестве 0,01000,300 г-ион/л (соотношение кобальта (111):железо(11) = 5,0: 1,0) помещают в мерную колбу на 100 мл,прибавляют 5 мл ацетона (соотношение кобальт (111):ацетон = 1;2,5),так как в расчете на максимальноеколичество ионов кобальта в 20 млраствора 0,0266 г-ион/л ацетона потребуется 5 мл, рН среды доводятдо 3,5 прибавлением 2 н. сернойкислоты и доливают водой до метки,Далее смесь переносят в круглодонную колбу, снабженную обратнымхолодильником, и термостатируютпри 80 С в течение 0,25 ч, потомвводят 20 мл 0,05 н, раствора иодаи термостатируют при той же температуре еще полчаса. Раствор охлаждают и определяют избыток иода методом потенциометрического титрования 0,01 н, раствора тиосульфатанатрия, На титрование пошло 18,95 мл,что соответствует 0,0470 г реактива.Пользуясь методикой расчета, применяемого в примере 1, получаем0,8621 г-ион/л кобальта (111), дан 1 ная концентрация входит в определяемый интервал,П р и м е р 3, Определение никеля (111) в присутствии железа(11)5 в кислых растворах20 мл исследуемого раствора, содержащего ионы никеля (111) в количестве 0,0700-0,0100 г-ион/л и железа (11) в количестве 0,010010 О,ЗСО г-ион/л (соотношение никель(111):железо (11) = 1:1, помещаютв мерную колбу на 100 мл, прибавляют 1,3 мл ацетона (ацетон:никель(111) = 2,8:1,0) в расчете на максимальное содеражание никеля (111),доводят рН среды до 4,0 с добавлением 2 н. серной кислоты, доливают водой до метки, Далее повторяютполностью последовательность операций аналогично примерам 1 и 2.На титрование избытка иода пошло2,5 мл 0,01 н. тиосульфата натрия.Рассчитанное количество иона никеля (111) составило 0,0923 г-ион/л,д 5 данная концентрация входит в определяемый интервал.Сравнение точности известного ипредлагаемого способов по определению содержания катионов марганца(111) в присутствии железа (11) приведено в табл. 2.Как следует из табл. 2, предлагаемый способ в 10 раз расширяет диапазон измеряемых концентрацийМп(111):Ге(ЕЕ) от 0,2: 1,0 - 0,5: 1,0до 0,2:1,0 - 5,0:1,0 с сохранениемдостаточно высокой точности анализа1137377 Таблица 2 Абсолютные значения концентраций катионов,г-ион/л Относительнаяошибка, 7,способа Соотношениекатионов Известного Предлагаемого Обнаружено марганца(111) по способу Введено катионов известному предлагаемому 0,0453."0,2266 1,72 0,2:1,0 0,5 ф 1,0 0,1133:0,2266 2,3 1,73 0,2266;0,2266 7 э 1,0:1,0 1,5: 1,00,3399:0,2266 11,4 1,77 2,0;1,0 0,4532:0,2266 25,8 3,0:1,0 0,6798;0,2266 0,9064;0,2266 26,2 1,76 26,4 4,0:1,0 5,0;1,0 1,1330:0,2266 27,0 5,5:1,0 27,3 1,2463:0,2266 3,5 6,0 й 1,01,3596;0,2266 27,1 5,7 Составитель Г. ЦойРедактор Н. Швыдкая Техред М,Кузьма КорректорЕ СирохманЮ Заказ 10514/32 Тираж 898 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д, 4/5