Хроматографический способ количественного определения ионов в растворе

(72) Авторы изобретения В. Н. Алесковская, В, Б. Алесковский и А. А. Ногина Ленинградский институт текстильной и легкой промышленности им, С, М, Кирова(54) ХРОМАТОГРАФИЧЕСКИЙ СПОСОБ КОЛИЧЕСТВЕННОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИОНОВ В РАСТВОРЕ Изобретение относится к области ана литической химии, пиковой хроматографии на бумаге и может быть использовано для быстрого массового количественного определения ионов и веществ в различных объектах аналитического контро 5 ля в лабораторных и полевых условиях. Известны способы количественной хроматографии (сорбционная, распредели 10 тельная, осацочная хроматография на ионитах), использующие зависимость количества хроматографируемого вещества от размеров хроматографических зон. Для получения результатов анализа после хрома 15 тографирования измеряются параметры хроматографических зон, например высоту зоны при постоянйой ширине зоны колоночной хроматограммы. Кривая зависимости между количеством определяе 20 мого вещества и размером зоны служит калибровочной кривой для определения концентрации данного вещества в анализируемом растворе 1). Недостатком известных способов является то, что они дают недостаточно точные и плохо воспроизводимые результаты анализа. Это обуславливается, преж. де всего, неопределенностью зон на сорбционных и распределительных хроматограммах как в стехиометрическом, так и в геометрическом отношениях. Содержание анализируемых веществ в зонах, размеры и формы последних находятся в сложной зависимости от состава и концентрации исследуемых растворов, соста.ва и удельной поверхности сорбента илисмеси носитель - подвижной растворитель, а также от динамики процесса,осложняемой диффузией в веществе сорбента или пористого носителя, Крометого, существенным недостатком является то, что рассматриваемые методы обладают невысокой чувствительностью,так как использование колонок обычного диаметра (1-1,5 см) для количественного хроматографирования требует довольно много анализируемого вепества.1)005-0,01 г-экв. цли 20-25 мл рствора).:1 яцбоцее Олизким к предлагдемомуизобретению является хроматографический способ количественного определенияионов в растворе, при котором бумагупропитывают реагентом, вступающим вхимическое взаимодействие с определяемыми ионами, наносят пробы анализируемых и стандартных растворов нд бумагу,конец бумаги ниже места нанесения пробопускают в промывную жидкость и говысотам образующихся пиков судят оконцентрации ионов анализируемых растворов 2,Однако существующий способ пиковойосадочной. хроматографии на бумаге имеетограничения, тяк кдк не пригоден для определенля ионов или веществ, не образующих трудпордстворимых осадков, отвессдющцх условиям и требованиям хромдтогрдфировдния,1 ель изобретения - определение ионовцли веществ, не образующих трудцоряство 25римых осадков в видо пиков в условияххромдтогрдфировдция нд бумаге.Поставленная цель достис ется зд счет того, что в качестве регецта для пропитки бумаги используют вещества)ЗО представляюсцие собой окращецные осадки, способные раствоГ)яться от действия определяемого иона, а также за счес того, что для определения оксалдт -ионов бумагу пропитывают раствором пермднга 35 ната калия и затем выдерживают ня воздухе 5-10 мцц, промывают в дистиллированной воде и высушивают, что длл определения кислот бумагу пропитывают раствором ализаринового красного и желатцны, что для определения щелочей бумагу пропитывают 0,05 и, раствором серной кислоты, выдерживают цд воздухе, промывают в дистиллированной воде, всссус)сцвают и дополнительно промывают рдствором ализаринового желтого, что пропитаннус реагентом; бумагу перед нанесением проб прогревают в термостате прп 100 о110 С в течение 1-3 ч. Лнсслизируемс,се ионы по пути продвижения регируют с импрегнатом, вымывая его ц оставляя на бумаге обесцвеченную дону, след в виде пика. После подсушивпня хрс)мсстограммы цд во;)духе г 1 ысотя пиков измеряется линейкой, и, в связи г тем, что зависимость межд") коцсгесстс)дцссей хромдтографируемых рдстворов ц вьц;отой яцков при идентичности прочих условий линейная, строит;л,кялцброво цплй график го есецсестс)д,Изменяя концентрации пропцтьсвающихбумагу растворов, ицдче рес улцрул титрбумаги, можно изменят. дияпчдоц определяемых концентраций.На фиг. 1 представлено изображениеконтуров пиков; на фиг. 2 - линейцдл зависимость вьссоты пиков от концентрацииоксалят-ионов; сса фиг, 3 -)зависимостьвысоты пиков от коццецтрдпиц определяемых кислот; на фцг, 4 - дг)вслсимостьвысоты пиков от концентрации едкогоцатра,Г р и м е р 1)Ъсл определенияоксалат-ионов на бумс е, импрегцированной двуокисью мдп аиа, иссссцсьдуетсл Окис)сителс,)со-восстдцосссте 11 ссдл реякг- + , 2 л0 + С О + 1:с-г г 4 Сс.),+ 2 Н О,вьсзыс)дюсцал раствс)рецие бурого осялкд д вуок ис ц клар гд спссс.При пГсцг отоплении имгсрегццроваццой двуокисью марс дица бумаги цспогс) зуется способность бума ги воссг дна вл и в я ть серс)лангасдт калия, слоторыдл пропитывают бумагу, до двуокиси длдрганпд, Для определения оксалдт-иоцов в интервале концентраций от 1 до 1 0 мг/мл полоски хромятогрдфической бумаги плотностью290 г/м пропитывают растворами пермангяната калия различной концентрации (от 0,01 н. до 0,1 ц.) и оставляют ца воздухе в подвещенном состоянии ця 5-10 мин, затем их дваждьс промывают в дистиллированной воде и высушивасот.Нанесение проб ц промывание хроматограммы проводится по описанной вьпце методике.После промыванцл хромдтогрдммы водой на импрегнировднной будлаге гветлокоричневого цвето обрадуются бесцветные зоны растворения осадка - пики с плохо сформссрованссыдси вер)циссадлсс.Получению четко сформулцровццых пиков на хроматограмме способствус)т предварительное прогревание импрегццрованцой бумаги в термостате при 100- 110 С в течение 1,5-2 ч.На фиг, 1 прессстд)лсено и;собрже)с:се контуров пиков, скопирован)сог с хс)г)кс)1- тогрдммьс прц определении оксст-ионов в растворах с содержание л 1, 3, 5, 7, 10 ллг/мл окелат-цо)п, )с бум- ге, пропитанной 0,025 , рдство Омпермацгянатя калил, лсссс ржаниц)й )и) воз;су- ХЕ В ТЕЧЕНИЕ 5 Мцц, ПВ лжПЛ )СС),)1,1),Стс)й В5 693251 6дистиллированной вбде высушенной на 0,025 н. раствором перманганата калия,воздухе и прогретой в течение 1,5 ч, в наблюдается хорошая воспроизводимостьтермостате при 100-1 10 С,орезультатов определения, что следует изПри определении щавелевой кислоты с табл, 1, и линейная зависмость высотысодержанием оксалат-ионов в интервале 5 пиков от концентрации оксалат-ионов в1.-10 мг/мл на бумаге, пропитанной растворе ( Фиг. 2) .Таблица 1 Высота пиков, мм 93 150 197 275 1 3,0 2 30 95 150 190 267 3 33 95 155 190 265 9,0 15,5 19,3 26,5 9,2 15,3 19 5 26,8 4 3,5 5 3,2 Среднее 3,2 9,3 15,2 193 26,8 ЭО Таблица 2 Высота пиков,1,6 13 6,5,0 11,0 14,0 7,Точность результатов определенияв пределах точности измерения пиков(2-7 отн, %),П р и м е р 2. Количественное определение кислот основано на образовании бесцветных зон - пиков на буророзовом фоне хроматографической бумаги, импрегнированной ализариновым красным, вЭ 5результате взаимодействия импрегната скислотой.Для определения концентрации кислотв интервале 0,005-0,07 мг-экв/мл используется хроматографическая бумага,пропитанная раствором ализариновогокрасного с оптимальной концентрацией0,1-0,3% и 0,05%-ным раствором жела тины. По известной методике производится нанесение проб анализируемого раство 45 ра на бумагу. Затем первичная хроматог рамма промывается водой. На бумаге образуются бесцветные пики правильной формы, высота которых находится в линейной зависимости от концентрации анализируемых растворов кислот, Точность результатов в пределах точности измерения пиков 2-7%.Результаты определения хорошо воспроизводимы, что видно из табл, 2, в которой приведены результаты измерения высоты пиков при хроматографировании растворов фосфорной кислоты с содержанием ее в пробах 0,005; 0,01; 0,02;0,03; 004 мг-экв/мл на бумаге, пропитанной 0,2%-ным раствором ализаринового красного и 0,05%-ным раствором желатины,Продолжение табл 2 3 4,8 4 4,7 8,8 11,1 13,8 9,5 11,8 13,1 9,0 12,0 13,2 7,0 Среднее 4,8 6,9 0,2 сота ликов хр амат ммах, мм 8,0 11,3,0 3,8 22,5 2 2,2 3,9 2 3,0 2 3,0 3,5 21,5 6,5 6,0,5 118 372 60 804 11,Среднее 2 На фиг. 3 графически представлена зависимость высоты пиков от концентрации определяемых кислот: 1-хлориставодородной кислоты на бумаге, пропитанной 0,3% раствором ализаринового красного и 0,05% ным раствором желатины. Объем проб, Ч пр, = 1 мкл.; 2-серной кислоты на бумаге, пропитанной 0,2%- ным раствором ализаринового красного и 0,05%-ным раствором желатины. Ч пр. = 1 мкл.; 3-фосфорной кислоты на бумаге, пропитанной 0,2%-ным раствором ализаринового красного и 0,05% ным з 0 раствором желатины. Ч пр, -" 1 мкл.;4-уксусной кислоты на бумаге, пропитанной 0,2%-ным раствором ализаринового красного и 0,05%-ным раствором желатиныЛпр. = 3 мкл.35 П р и м е р 3. Для количественноо определения гидроокисей (щелочей) используют хроматографическую бумагу, приготовленную следуюшим образом. 40 Полоски бумаги пропитывают 0,05 н,раствором серной кислоты (концентрацияподобрана экспериментально), зятем высушивают на воздухе при комнатной температуре, после чего дважды промываютв дистиллированной воде и снова высушивают. После этого прогревают в термостате 1-1,5 ч при 100-110 С,оОбработанную таким образом хроматографическую бумагу пропитывают раствором ализаринового желтого с оптимальной концентрацией, равной 0,3%, и высушивают при комнатной температуре,На ярко желтые полоски импрегнированной бумаги калиброванным капилляром ( М = 1 мкл.) наносят пробы анализируемых растворов, содержащих от0,01 до 0,2 мг-экв/мл щелочи. Послепромывания первичной хромятогряммыводой ца желтом фоне бумаги четко обозначаются белые пики обесцвеченных зон,Результаты хорошо воспроизводимы (см,табл. 3).Точность определений в пределах точности пиковой хроматограммы на бумаге( 2-7%),На фиг. 4 графически отражена зависимость высоты хроматографическогопика от концентрации едкого натра набумаге пропитанной 0,05 н, растворомсерной кислоты и 0,30 о-ным растворомализаринового желтого и прогретой, какописано в примере 3.Использование предлагаемого способаобеспечивает расширение возможностиприменения пиковой хроматографии набумаге для проведения быстрых, экономичных, массовых серийных анализов,пригодных для определения микроколичеств вешеств с получением достаточнаточных результатов (относительная ошибка. в пределах 2-7%). 15 Формула изобретения 1. Хроматографический способ коли 25 чественного определения ионов в растворе, при котором бумагу пропитывают реагентом вступающим в химическое взаимодействие с определяемыми ионами, наносят пробы анализируемых и стан 30 дартных растворов на бумагу, конец бумаги ниже места нанесения проб опускают в промывную жидкость и по высотам образующихся пиков судят о концентрации ионов анализируемых растворов,35 о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью определения ионов, не образующих труднорастворимых осадков, в качестве реагента для пропитки бумаги используют вещества, представляющие собой окрашенные осадки, способные растворяться от действия определяемого иона.2,Способпоп.1, отлвчагощ и й с я тем, что для определения оксалат-иопов бумагу пропитывают раст вором перманганата калия, затем выдерживают на воздухе 5-10 мин, промывают в дистиллированной воде и высушивают.3. Способ по п. 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что для определения кислот бумагу пропитывают растворами ализаринового красного и желатины.4, Способ по п, 1, отличаюш и й с я тем, что для определения щелочей ,бумагу пропитывают 0,05 н. раствором серной кислотьг, выдерживают на воздухе, промывают в дистиллированной воде, высушивают и дополнительно пропитывают раствором ализаринового желтого.5, Способ по пп. 1-4, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью повыше ния точности определения, пропутанную реагентом бумагу перед нанесением проб прогревают в термостате при температуоре 100 - 110 С в течение 1-3 часов,Источники информации,принятьге во внимание при экспертизе 1.Роблеса.д Г.Н. е 1 Ы АоаЬМ.81, р. 353-358, 1956,2. Алесковский В. Б., Ллесковская В. Н, Научные труды ЛТИ им. Ленсо вета, Лвып, ЬХУ, 1972, с. 3-70.Со:тавитель Э, Скорняковедактор С. Пыжова ГехрецН, Ковапева Корректор 10. Макаренко Подписноеа СССР Ъказ 60/151 ПИИПИ Го уцарствендобретрд:г, Э,илиад ПП 1 Патент", .-. Ужгород, ул,. Г 1 роектная, 4 по дРлам3 0 3 5, Иасква, )1( 1.073ного комитет ий и открытий скан наб д. 4/Г