Результат интеллектуальной деятельности: ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЙ СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ САМАРИЯ

Изобретение относится к области аналитической химии, а именно к способам люминесцентного определения самария и может быть использовано для определения следовых количеств самария при анализе высокочистых смесей d-элементов, молибденового концентрата и в природных водах.

Известны способы люминесцентного определения самария в комплексе с органическими реагентами - с β-кетонами, карбоновыми кислотами [Н.С.Полуэктов, Л.И.Кононенко, Н.П.Ефрюшина, С.В.Бельтюкова. Спектрофотометрические и люминесцентные методы определения лантанидов. - Киев: Наукова думка, 1989. -С.100-106].

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ люминесцентного определения самария, заключающийся в том, что самарий образует люминесцирующий комплекс с метиловым эфиром S-(4-броманилидом) сульфосалициловой кислоты (МЭБСК) в присутствии ПАВ (хлорида децилпиридиния) и позволяет определить самарий с чувствительностью 10^-4-10^-7%. [Патент РФ №2186029. Люминесцентный способ определения самария. Ульбашева Р.Д., Алакаева Л.А., Науржанова Ф.Х., Эльчапарова С.А., Гурдалиев Х.Х.]

Недостатками этого метода являются недостаточная чувствительность и селективность.

Задача изобретения - снижение предела обнаружения, повышение чувствительности, воспроизводимости и селективности люминесцентного способа определения самария.

Результат достигается тем, что в качестве органического реагента (R) используют дифениловый эфир сульфосалициловой кислоты (ДЭСК), с которым самарий дает слабое свечение при облучении ультрафиолетовым светом ртутной лампы -СВД-120А. С целью снижения предела обнаружения, повышения избирательности, устойчивости комплексного соединения самария с ДЭСК во время стояния и облучения вводят поверхностно-активное вещество (ПАВ) цетилпиридиний бромистый (ЦПБ) в соотношениях Sm:R:ПАВ=1:2:14. Максимальное свечение малинового цвета растворов комплексов самария с ДЭСК в мицеллярной среде (ЦПБ) при облучении ультрафиолетовым светом ртутной лампы СВД-120А наблюдается при длине волны λ=647 нм в области рН=6,4±0,15 через 20 мин после сливания всех реагентов и остается устойчивым более суток. При постоянном облучении раствора комплекса самария УФ-светом наблюдается медленное снижение интенсивности люминесценции. Поэтому анализируемые растворы комплексов Sm с ДЭСК в мицеллярной среде следует облучать только один раз.

Мицеллярная среда способствует повышению избирательности аналитических определений за счет эффекта селективной солюбилизации, повышение растворимости флуорофоров позволяет увеличить число люминесцирующих соединений, определяемых люминесцентным методом. Защитное действие мицелл по отношению ко многим тушителям, молекулам растворителя, увеличение вязкости среды и «жесткости» молекул люминофоров приводит к подавлению безизлучательных процессов, вызывающих тушении люминесценции [Штыков С.П., Горячева И.Ю. //Опт. и спектр. - 1997. - Т. 83. - №4. - С.698-703].

Перечисленные факторы способствуют повышению устойчивости, точности и воспроизводимости, расширяют интервал линейности градуировочного графика, позволяют многократно использовать мицеллярный раствор для люминесцентного определения самария предложенным способом; также отсутствует влияние d-элементов на интенсивность люминесценции иона самария в комплексе с ДЭСК в мицеллярной среде.

Пример. Определение самария в молибденовых концентратах.

Для получения растворов хлоридов лантанидов их оксиды предварительно прокаливают в течение одного часа в муфельной печи при температуре 650-700°С и охлаждают в эксикаторе. Навеску оксидов лантанидов, по расчетам концентрации 1·10^-2 М, обрабатывают концентрированной соляной кислотой НСl и перекисью водорода Н₂О₂ , а затем раствор выпаривают. Сухой остаток растворяют в дистиллированной воде. Растворы с меньшей концентрацией РЗЭ готовят соответствующим разбавлением. Концентрацию стандартного раствора хлорида самария контролируют комплексонометрическим методом. Титрование производят в присутствии уротропина, в качестве индикатора использовали арсеназо I. При определении содержания ионов самария в молибденовом концентрате на рабочих приборах ширина щели подбирается небольшой и одинаковой при работе со стандартными образцами и анализируемыми растворами.

Раствор ДЭСК концентрации 10^-4-10^-5 М готовят соответствующим разбавлением более концентрированного этанольного раствора.

Раствор цетилпиридиния бромистого 10^-2 М готовят растворением его навески в дистиллированной воде. Раствор меньшей концентрации готовили соответствующим разбавлением. Кислотность среды создавали добавлением разбавленных водных растворов NH₄OH и НСl до достижения рН=6,4±0,15. Измерение рН растворов проводят с помощью универсального иономера ЭВ-74 со стеклянными электродами, прокалиброванными по стандартным буферным растворам.

Для определения самария в молибденовом концентрате применяли метод добавок.

Люминесценцию возбуждают ультрафиолетовым светом ртутной лампы СВД-120А, находящейся в осветителе ОИ-18А, снабженном кварцевым конденсором и светофильтром УФС-1,2. Интенсивность люминесценции комплексов регистрировали при λ=647 нм. По величине пиков люминесценции растворов пробы и пробы с добавками рассчитывали содержание самария в анализируемом образце. Приемником служил фотоумножитель ФЭУ-79. Для регистрации спектров люминесценции использовалась люминесцентная установка, снабженная спектрометром ДФС-24 с самописцем КСП-4. Предложенный способ позволяет определять Sm в молибденовом концентрате, в природных водах с пределом обнаружения n·10^-13-n·10^-14 г/мл Sm, минуя методы концентрирования. По сравнению с известным методом он позволяет определять Sm, Tb, Dy и Eu при совместном их присутствии в анализируемых объектах в индивидуальных оптимальных условиях комплексообразования (λ_Sm=647 нм, рН=6,4±0,15, состав Sm:ДЭСК:ЦПБ=1:2:14; при C_Sm=0,5 мл 1·10^-3 М, C_R=1,5 мл 1·10^-3 М ДЭСК, С_ПАВ =1,5-10^-2 М ЦПБ, V=10 мл, t_ст - сутки; при постоянном облучении наблюдается медленное снижение интенсивности люминесценции I_Л раствора Sm с ДЭСК и ПАВ; это означает, что при измерении I_л раствор можно облучать УФ-светом только один раз).