Способ определения меди

 

Изобретение относится к области аналитической химии. В способе, включающем приготовление раствора меди (II), переведение ее в комплексное соединение и измерение интенсивности люминесценции при 77 К, новым является то, что медь выделяют из растворов силикагелем, химически модифицированным меркаптогруппами, и измеряют интенсивность люминесценции комплекса меди (I) с меркаптогруппами при температуре жидкого азота (77 К), при 580 нм непосредственно на поверхности силикагеля. Техническим результатом является снижение относительного предела обнаружения, расширение диапазона определяемых концентраций и упрощение методики определения меди.

Изобретение относится к области аналитической химии, а именно к методам люминесцентного определения меди, и может быть использовано в практике определения меди в сплавах, технологических растворах, природных и сточных водах.

Для определения микроколичеств меди в объектах различного вещественного состава используется простой в аппаратурном оформлении, достаточно чувствительный и селективный люминесцентный метод.

Известен способ определения меди, основанный на измерении интенсивности флуоресценции комплексов меди с 1,1,3-трициан-2-амино-1-пропеном (TRIAP) [1] . Нижняя граница определяемых концентраций меди равна 0,01 мкг/мл. Линейность градуировочного графика сохраняется до 0,06 мкг/мл. Способ включает в себя следующие стадии: доведение рН до 8,5 раствором NaOH, введение специфического реагента - TRIAP до концентрации 3-10^-5 М, имидазола до концентрации 1-10^-4 М, нагревание смеси до 37-40^oС и интенсивное перемешивание в течение 15 мин. Измеряют интенсивность флуоресценции растворов. Содержание меди находят по градуировочному графику.

К недостаткам способа следует отнести узкий диапазон определяемых концентраций, использование вредных органических веществ (имидазола) и малодоступного реагента, длительность и трудоемкость процедуры определения.

Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемым результатам является способ определения меди [2], включающий операции введения в раствор, содержащий медь (II), аскорбиновой кислоты до концентрации 0,012 М, пиридина до концентрации 0,0125 М, 0,1М раствора хлорида калия до общего объема 5 мл и для экстракции добавление 2 мл бутанола, перемешивание и измерение интенсивности люминесценции комплексов меди в водном растворе и экстракте при 77 К.

К недостаткам способа следует отнести узкий диапазон определяемых концентраций меди (0,005/0,001 - 1 мкг/мл в водном растворе/экстракте). Данный способ выбран в качестве прототипа.

Техническим результатом является снижение относительного предела обнаружения, расширение диапазона определяемых концентраций и упрощение методики определения меди.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе определения меди, включающем приготовление раствора меди(II), переведение ее в комплексное соединение и измерение интенсивности люминесценции при 77 К, новым является то, что медь выделяют из растворов силикагелем, химически модифицированным меркаптогруппами, и измеряют интенсивность люминесценции комплекса меди(I) с меркаптогруппами при температуре жидкого азота (77 К), при 580 нм непосредственно на поверхности силикагеля.

В исследуемый раствор с рН 2-6, содержащий, кроме микроколичеств меди, преобладающие количества цветных металлов, вносят сорбент - силикагель, химически модифицированный меркаптогруппами, интенсивно перемешивают в течение 5 мин, растворы декантируют, сорбент промывают дистиллированной водой, охлаждают до температуры жидкого азота (77 К) и измеряют интенсивность люминесценции при 585 нм.

Находящаяся в растворе медь(II) в диапазоне кислотности рН 2 - 6 количественно (коэффициент распределения равен 110⁵ см³/г) извлекается силикагелем, модифицированным меркаптогруппами. При этом на поверхности сорбента образуются люминесцирующие при охлаждении до температуры жидкого азота (77 К) комплексное соединение меди(I) с меркаптогруппами, ковалентно закрепленными на поверхности кремнезема.

Сорбция в статическом режиме протекает очень быстро (время установления сорбционного равновесия 2-5 мин) и количественно, что позволяет сконцентрировать и полностью извлечь медь даже из очень разбавленных растворов в динамическом режиме. Абсолютный предел обнаружения меди при навеске сорбента 0,1 г составляет 0,08 мкг. Относительный предел обнаружения меди при использовании 10 мл составляет 10^-3 мкг/мл.

В предлагаемом способе содержание меди в произвольном объеме раствора не должно быть менее 0,08 мкг. Данное количество меди на 0,1 г сорбента является той минимальной концентрацией, которую удается зарегистрировать на существующих приборах относительно сигнала фона. Градуировочный график линеен в диапазоне 0,08 - 30 мкг меди на 0,1 г сорбента. При использовании 100 мл раствора относительный предел обнаружения составляет 810^-4 мкг/мл, а при использовании 1000 мл раствора относительный предел обнаружения равен 810^-5 мкг/мл.

Для лучшего восприятия способа предлагаются следующие примеры.

Пример 1 (прототип). В градуированную пробирку вводят 1 мкг меди (II) в виде водного раствора, добавляют 0,5 мл 0,12 М раствора аскорбиновой кислоты, 0,5 мл 0,125 М раствора пиридина и разбавляют 0,1 М раствором КСl до общего объема 5 мл. Отбирают аликвоту 0,5 мл, охлаждают до 77 К и измеряют интенсивность люминесценции при 570 нм. Количество меди находят по градуировочному графику. Найдено 1,030,05.

Пример 2 (прототип). В градуированную пробирку вводят 1 мкг меди (II) в виде водного раствора, добавляют 0,5 мл 0,12 М раствора аскорбиновой кислоты, 0,5 мл 0,125 М раствора пиридина и разбавляют 0,1 М раствором КСl до общего объема 5 мл и 2 мл бутанола. Экстрагируют в течение 1 мин. Отбирают аликвоту 0,5 мл, охлаждают до 77 К и измеряют интенсивность люминесценции при 555 нм. Количество меди находят по градуировочному графику. Найдено 1,030,05.

Пример 3 (предлагаемый способ). К раствору, содержащему медь в количестве 0,1 мкг в 10 мл, прибавляют 0,1 г сорбента - силикагеля, химически модифицированного меркаптогруппами, перемешивают в течение 3 минут, раствор декантируют, сорбент переносят в кювету, охлаждают до 77 К и измеряют интенсивность люминесценции при 580 нм. Количество меди находят по градуировочному графику. Найдено 0,950,06 мкг.

Пример 4 (предлагаемый способ). К раствору, содержащему медь в количестве 10 мкг в 10 мл, прибавляют 0,1 г сорбента - силикагеля, химически модифицированного меркаптогруппами, перемешивают в течение 3 минут, раствор декантируют, сорбент переносят в кювету, охлаждают до 77 К и измеряют интенсивность люминесценции при 580 нм. Количество меди находят по градуировочному графику. Найдено 9,90,1 мкг.

Пример 5 (предлагаемый способ). 1 л раствора с рН 2, содержащий 0,5 мкг меди, 2 г натрия, 1 г кальция, 1 г магния, 1 г никеля, 1 г кобальта, 1 г цинка, 1 г кадмия, пропускают через хроматографическую колонку, содержащую 0,1 г сорбента со скоростью 1 мл/мин, промывают 10 мл дистиллированной воды, сорбент вынимают из колонки, переносят в кювету, охлаждают до температуры жидкого азота (77 К) и измеряют интенсивность люминесценции при 580 нм. Количество меди находят по градуировочному графику. Найдено 0,470,05 мкг.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет определять медь в количестве 0,08-30 мкг при использовании 0,1 г сорбента. Кроме того, способ значительно упрощается за счет исключения операций добавления каких-либо реагентов и других подготовительных операций. Получаемые сорбенты устойчивы длительное время без изменения их спектральных характеристик.

Источники информации 1. Ritchie К., Harris J. 1.1.3-Tricyano-2-Amino-1-Propene-Specific Reagent for Fluorometric Determination of Copper in Micro Amounts. //Anal.Chem. , Vol.41, p.l63-165 (1969).

2. Головина А. А., Иванова И.М. Определение меди по ее собственной люминесценции. //Журнал аналитической химии. 1985. Т. 40. 6. С.1010-1014 (прототип).

Формула изобретения

Способ определения меди, включающий приготовление раствора меди (II), переведение его в комплексное соединение и измерение интенсивности люминесценции при 77К, отличающийся тем, что медь выделяют из растворов силикагелем, химически модифицированным меркаптогруппами и измеряют интенсивность люминесценции комплекса меди (I) с меркаптогруппами при температуре жидкого азота (77К), при 580 нм непосредственно на поверхности силикагеля.