Спосіб визначення свинцю
Власники патенту UA 2505809:
Даний винахід відноситься до аналітичної хімії і може бути використане для визначення свинцю (II) у технічних об'єктах. Спосіб визначення свинцю полягає в потенціометричному титруванні проби комплексоном(III) з індикаторним електродом із металевого вісмуту з буферним розчином при рН 3,5-9,0. Винахід дозволяє визначати свинець (II) при вмісті 0,14-2,3 мг/мл розчину в електрохімічному осередку з помилкою одиничних визначень не більше 1%. Результатом є спрощення аналізу під час використання нетоксичних матеріалів. 2 табл., 1 іл.
Винахід відноситься до аналітичної хімії, а саме для визначення широкого діапазону концентрацій свинцю (II) у технічних об'єктах, зокрема сплавах та розчинах для гальванічного покриття.
Відомий спосіб (аналог) комплексонометричного визначення свинцю в розчині шляхом його титрування комплексоном(III) з використанням металоіндикаторів, представлений рядом методик, що використовують як органічний індикатор різні речовини та суміші, такі як ериохром чорний Т, метилтимоловий синій, суміш CuY-ПАН та інше . [Flaschka H. Über mikrotitrationen mit äthylendiamintetraessigsäure. I // Mikrochem, 1952. – Vol.39. - P.38-50; Cheng K.L. Analysis of lead telluride with an accuracy to better than 0.1% // Anal. Chem., 1961 - Vol.33 - P.761-764; Flashka H., Abdine H. Mikrotitrationen mit äthylendiamintetraessigsäure. XV 1-(2 Pyridyl-azo)-2-naphthol als komplexometrischer indikator // Microchimica Acta, 1956. - Vol.44. – P.770-777]. Дані способи дозволяють визначати до 6 мг свинцю (II) у пробі.
До недоліків представлених методик з візуальним контролем кінцевої точки титрування є складність реєстрації останньої вкаламутних або пофарбованих сторонніми іонами розчинах та побічні реакції металоіндикатора, у тому числі блокування.
З відомих технічних рішень найбільш близьким (прототипом) за призначенням і технічної сутності до об'єкта, що заявляється, є потенціометричний спосіб визначення свинцю на ртутному мікроелектроді [Reilley, C.N.; Schmid, RW; Lamson, D.W. Chelometric titrations metal ions з potentiometric end point detection // Anal. Chem., 1958. Vol.30, p.953-957]. Для застосування рекомендується зворотне титрування нітратом ртуті(II) при додаванні до комірки відповідного комплексонату ртуті(II).
До недоліків цього способу (прототипу) можна віднести:
- невідповідність вимогам «зеленої хімії» у зв'язку з використанням металевої ртуті та її солей;
- необхідність введення додаткового реагенту (комплексонату ртуті (ІІ));
- збільшення помилки та часу аналізу через застосування зворотного титрування;
- використання різних способів визначення точки еквівалентності на потенціометричній кривій залежно від обумовленого іона
Спосіб визначення свинцю полягає в прямому потенціометричному титруванні при рН від 3,5 до 9,0, в якому індикаторного використовується електрод з металевого вісмуту. Точка еквівалентності завжди знаходиться на піку диференціальної кривої титрування.
Пропонований спосіб усуває недоліки прототипу
- пряме титрування свинцю в ацетатному буферному розчині,
- електрод із металевого вісмуту, що не вимагає введення ртуті та її з'єднань,
- Точка еквівалентності знаходиться на піку диференціальної кривої титрування.
Збирають гальванічну ланцюг, що складається з високоомного потенціометра, хлоридсрібного електрода.порівняння, індикаторного електрода з металевого вісмуту в осередку для титрування та сполучного електролітичного містка (ключа), заповненого насиченим розчином нітрату калію. Нітрат калію в даному способі замінює собою хлорид калію, щоб уникнути осадження оксохлориду вісмуту (III). Індикаторний електрод повинен мати велику площу поверхні для отримання максимального відгуку та бути ретельно зачищений від оксидів. Зачищення абразивами або синтетичними матеріалами не рекомендується.
Азотнокислий аналізований розчин, що містить 1,4-23 мг свинцю на кожні 10 мл, поміщають у комірку для титрування, нейтралізують лугом або ацетатом натрію, вносять 0,1 мл 1 М буферного ацетатного розчину з рН 3,5-7,2 1 мл 1 М розчину ацетату натрію. Для отримання максимальних стрибків потенціалу точці еквівалентності рН розчину має значення 4,7-9,0.
Визначення проводять у такий спосіб. Титрують пробу з мікробюретки 0,005-0,05 моль/л розчином комплексону(III), очікуючи на встановлення потенціалу в кожній точці не менше 1 хвилини. Точка еквівалентності відповідає потенціалу середини стрибка на інтегральній кривій потенціалу або пік на диференціальній кривій. Стрибки потенціалу становлять від 10 до 80 мВ, але простежуються дуже чітко, оскільки поблизу точки еквівалентності у процесі титрування потенціал практично не змінюється. Вигляд інтегральної та диференціальної кривої потенціометричного титрування свинцю (II) комплексоном (III) при рН 7,2 показує (Фіг.1).