Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ФОТОМЕТРИЧЕСКОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПЛАТИНЫ (II)

Изобретение относится к области аналитической химии элементов, а именно к методам определения платины, и может быть использовано при ее определении в геологических и промышленных материалах, технологических и техногенных водах.

Для определения платины в различных объектах широко используется фотометрический метод, характеризующийся высокой чувствительностью, селективностью, простотой выполнения определения.

Распространенным приемом снижения пределов обнаружения элементов фотометрическим методом и повышения селективности определения является комбинирование сорбционного концентрирования с последующим фотометрическим определением элементов непосредственно в фазе сорбента.

Данный подход может быть реализован для определения платины при условии образования на поверхности сорбента окрашенных соединений платины с функциональными группами сорбентов или при образовании на поверхности смешаннолигандных комплексов платины, содержащих во внутренней координационной сфере функциональные группы сорбента и другие лиганды различной природы.

Известен способ сорбционно-фотометрического определения платины [Гурьева Р.Ф., Савин С.Б. Сорбционно-фотометрическое определение благородных и тяжелых металлов с иммобилизованными азороданинами и сульфонитрофенолом // Журнал аналитической химии, М.: 1997. Т. 52. №3. С. 247-252], который основан на образовании окрашенного поверхностного комплекса платины с n-хлорфенолазороданином, иммобилизованном на поверхности капроновой мембраны и измерение коэффициента диффузного отражения при 520 нм.

Способ предусматривает выполнение следующих операций:

- к 25 мл 0,1 М раствора хлороводородной кислоты, содержащего платину (IV), добавляют аскорбиновую кислоту для увеличения скорости протекания реакции;

- в полученную смесь опускают диск капроновой мембраны, иммобилизованной n-хлорфенолазороданином, нагревают до 40°C и выдерживают в течение 5-20 мин;

- вынимают диск полимерной мембраны, помещают его на диск из фильтровальной бумаги и через 2-5 мин регистрируют спектр диффузного отражения. Способ позволяет определять 0,1-2 мкг платины в 25 мл раствора.

К недостаткам способа можно отнести относительно высокий предел обнаружения платины и узкий диапазон определяемых концентраций.

Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемым результатам, выбранным в качестве прототипа, является способ сорбционно-фотометрического определения платины [Патент RU №2331067, G01N 31/22, G01N 21/78, опубл. 10.08.2008].

Способ предусматривает выполнение следующих операций:

- приготовление раствора платины (IV) в хлороводородной кислоте;

- доведение кислотности среды до pH 1-2;

- добавление в раствор платины (IV) силикагеля, химически модифицированного меркапто- и аминогруппами;

- нагревание в термостатированной пробирке до 50°C;

- интенсивное перемешивание сорбента в течение 5 мин;

- отделение сорбента от раствора декантацией и промывка его дистиллированной водой;

- измерение коэффициента диффузного отражения при 390 нм.

Предел обнаружения, рассчитанный по 3s-критерию, равен 1 мкг на 0,1 г сорбента. Линейность градуировочного графика сохраняется до 50 мкг платины на 0,1 г сорбента

К недостаткам способа можно отнести высокий предел обнаружения и узкий диапазон определяемых содержаний.

Техническим результатом является снижение предела обнаружения и расширение диапазона определения концентраций платины (II).

Указанный технический результат достигается тем, что в способе фотометрического определения платины (II), включающем приготовление раствора платины (IV) в хлороводородной кислоте, извлечение платины (IV) из раствора сорбентом, переведение ее в комплексное соединение на поверхности сорбента, отделение сорбента от раствора декантацией, измерение коэффициента диффузного отражения поверхностного комплекса платины и оценку содержания платины по градуировочному графику, новым является то, что в качестве сорбента для выделения платины (II) используют силикагель, химически модифицированный меркаптогруппами, в процессе взаимодействия с которыми происходит восстановление платины (IV) до платины (II), обработку сорбента осуществляют 1·10^-5-1·10^-4 М раствором тиокетона Михлера в 50%-ном растворе этилового спирта в воде, а измерение коэффициента диффузного отражения поверхностного комплекса платины (II) осуществляют при 540 нм.

Признаки, отличающие заявляемое техническое решение от прототипа, не выявлены в других технических решениях при изучении данной и смежной областей техники и, следовательно, обеспечивают заявляемому решению соответствие критериям «новизна» и «изобретательский уровень».

Сущность способа заключается в том, что находящаяся в 0,1-5 М растворе хлороводородной кислоты платина при 80°C количественно (степень извлечения 98,5-99,2%) извлекается силикагелем, химически модифицированным меркаптогруппами. В процессе взаимодействия с меркаптогруппами платина (IV) восстанавливается до платины (II) и на поверхности сорбента образуются комплексные соединения платины (II) с меркаптогруппами, не имеющие окраски. В процессе обработки сорбента, содержащего на поверхности платину (II), водно-этанольными растворами тиокетона Михлера, происходит координация платиной (II) молекул тиокетона Михлера и образование на поверхности сорбента интенсивно окрашенного в красный цвет комплексного смешаннолигандного соединения платины (II), имеющего в спектре диффузного отражения интенсивный максимум при 540 нм. Образование интенсивно окрашенного смешаннолигандного комплекса платины на поверхности сорбента происходит быстро, время образования комплекса составляет 2 мин. Интенсивность окраски и значения коэффициента диффузного отражения постоянны при использовании 1·10^-5-1·10^-4 М растворов тиокетона Михлера в 50%-ном растворе этилового спирта в воде. Снижение концентрации тиокетона Михлера с 1·10^-5 до 5·10^-6 М приводит к уменьшению интенсивности окраски сорбента и соответственно к увеличению предела обнаружения платины. Данные приведены в таблице 1.

Способ осуществляют следующим образом.

В исследуемый 0,1-5 М раствор хлороводородной кислоты, содержащий платину (IV), вносят сорбент - силикагель, химически модифицированный меркаптогруппами, и интенсивно перемешивают при 80°C в течение 5 мин. Затем сорбент отделяют от раствора декантацией. К сорбенту приливают 10 мл 1·10^-5-1·10^-4 М раствора тиокетона Михлера в 50%-ном растворе этилового спирта в воде, перемешивают 2 мин, сорбент вынимают, помещают во фторопластовую кювету и измеряют коэффициент диффузного отражения при 540 нм.

Предел обнаружения, рассчитанный по 3s-критерию, равен 0,05 мкг платины на 0,1 г сорбента. Данное количество платины является той минимальной концентрацией, которую удается зарегистрировать на данной навеске сорбента по предлагаемому способу на существующих приборах относительно сигнала фона. Относительный предел обнаружения платины зависит от объема раствора, из которого осуществляется сорбция. Так, при сорбции платины из 10 мл раствора, и последующей обработке сорбента 1·10^-5-1·10^-4 М раствором ТКМ в 50%-ном растворе этилового спирта в воде, относительный предел обнаружения составляет 5·10^-3 мкг/мл, а при сорбции из 100 мл раствора - 5·10^-5 мкг/мл.

Таким образом, содержание определяемой платины по заявляемому техническому решению в произвольном объеме раствора должно быть не менее 0,05 мкг. Линейность градуировочного графика сохраняется до 25 мкг платины на 0,1 г сорбента.

Пример 1 (прототип). В 10 мл раствора, содержащего 5,0 мкг платины, вносят сорбент - силикаглель, одновременно химически модифицированный меркапто- и аминогруппами, нагревают до 50°C в термостатированной пробирке и интенсивно перемешивают в течение 5 мин. Раствор сливают, сорбент переносят в кювету и измеряют коэффициент диффузного отражения при 390 нм.

Содержание платины находят по градуировочному графику, построенному в аналогичных условиях. Найдено платины 4,8±0,3 мкг.

Пример 2 (предлагаемый способ). К 10 мл 0,1-5 М раствора хлороводородной кислоты, содержащему 1,0 мкг платины, вносят сорбент - силикагель, химически модифицированный меркаптопропильными группами, нагревают в термостатированной пробирке до 80°C и интенсивно перемешивают в течение 5 мин, сорбент отделяют от раствора декантацией. К сорбенту приливают 10 мл 1,0·10^-5 М раствора тиокетона Михлера в 50%-ном растворе этилового спирта в воде, перемешивают 2 мин, сорбент вынимают, помещают в фторопластовую кювету и измеряют коэффициент диффузного отражения при 540 нм.

Количество платины находят по градуировочному графику, построенному в аналогичных условиях. Найдено 0,47±0,04 мкг.

Пример 3 (предлагаемый способ). К 10 мл 0,1-5 М раствора хлороводородной кислоты, содержащему 1,0 мкг платины, вносят сорбент - силикагель, химически модифицированный меркаптопропильными группами, нагревают в термостатированной пробирке до 80°C и интенсивно перемешивают в течение 5 мин, сорбент отделяют от раствора декантацией. К сорбенту приливают 10 мл 1,0·10^-4 М раствора тиокетона Михлера в 50%-ном растворе этилового спирта в воде, перемешивают 2 мин, сорбент вынимают, помещают в фторопластовую кювету и измеряют коэффициент диффузного отражения при 540 нм.

Количество платины находят по градуировочному графику, построенному в аналогичных условиях. Найдено 0,48±0,3 мкг.

Пример 4 (предлагаемый способ). К 10 мл 0,1-5 М раствора хлороводородной кислоты, содержащему 10,0 мкг платины, вносят сорбент - силикагель, химически модифицированный меркаптопропильными группами, нагревают в термостатированной пробирке до 80°C и интенсивно перемешивают в течение 5 мин, сорбент отделяют от раствора декантацией. К сорбенту приливают 10 мл 5,0·10^-4 М раствора тиокетона Михлера в 50%-ном растворе этилового спирта в воде, перемешивают 2 мин, сорбент вынимают, помещают в фторопластовую кювету и измеряют коэффициент диффузного отражения при 540 нм.

Количество платины находят по градуировочному графику, построенному в аналогичных условиях. Найдено 10,1±0,1 мкг.

Способ характеризуется высокой чувствительностью, простотой выполнения и не требует использования дорогостоящего оборудования и вредных веществ. Использование силикагеля, химически модифицированного меркаптогруппами, позволяет в 20 раз снизить предел обнаружения платины по сравнению с прототипом и расширить диапазон ее определяемых концентраций.