CC BY
18Р.Р. Газетдинов, Г.Х. Абдулгафарова
МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОБАЛЬТА В ОБЪЕКТАХ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
В статье рассмотрены методы количественного определения содержания кобальта в объектах окружающей среды. Указаны особенности, достоинства и недостатки, области применения отдельных методов.
Ключевые слова: кобальт, аналитическая химия, химический анализ, объекты окружающей среды.
Примечательным является тот факт, что ряд элементов, являясь тяжелыми (в том числе и токсичными) металлами, одновременно выполняют и биофильные функции. Один из таких металлов - это кобальт, имеющий важное значение в обменных биохимических процессах, протекающих как в животных организмах, так и растениях: входит в состав ферментов, витамина Bi2; участвует в синтезе и обмене белков, жиров и углеводов; у растений повышает холодоустойчивость. Токсическое действие при избыточном поступлении его выражается в поражении сердечно-сосудистой системы, нарушении метаболизма цинка, функциональных расстройствах гормональной системы, гипоксии и т.д. [1]
Существуют довольно большое количество методов определения кобальта: гравиметрические, тит-риметрические, фотометрические, атомно-абсорбционные, атомно-эмиссионные и др.
Гравиметрическим методом можно определить кобальт в форме металла или его неорганических соединений, а также в форме органических реагентов. Большинство методик основаны на образовании малорастворимых солей, например, калиевая соль гексанитрита кобальта. Данные методы имеют недостаток: состав данных солей непостоянен, поэтому невозможно точно определить массу навески. Гравиметрический метод также не позволяет селективно определить ионы кобальта за счет мешающих элементов.
В титриметрических методах определения кобальта наиболее часто используются редоксиметриче-ские, комплексометрические методы, и реже, осадительные.
Наибольшее признание получили методы, предложенные Дикенсом и Томиеком. Сущность данных методов состоит в определении кобальта растворами гексацианоферрита калия и октацианомолибдената калия, в слабощелочной среде. Химизм, протекающих процессов можно описать следующими реакциями:
Co2+ + Fe(CN)63- ^ Co3+ + Fe(CN)64-Co2+ + Mo(CN)83- ^ Co3+ + Mo(CNV"
Титрование проводят в обеих случаях цитратом аммония, где кобальт образует аммиачные комплексы.
При перманганатометрическом определении кобальта протекают следующие процессы:
5 K3Co(NO2)6 + 11 KMnO4 + 14 H2SO4 =
= 5 CoSO4 + 26 KNO3 + 2 Mn(NO3)2 + 9 MnSO4 + 14 H2O В основе хроматометрического определения кобальта лежит реакция:
6 K3Co(NO2)6 + 11 K2&2O7 + 41 H2SO4 =
= 6 CoSO4 + 11 Cr2(SO4)3 + 36 KNO3 + 2 K2SO4 + 41 H2O
Количественные фотометрические методы определения кобальта основаны на применении органических реагентов, широко используются 1-нитрозо-2-нафтол, 2-нитрозо-1-нафтол, нитрозо-Я-соль, 1-нит-розо-2-окси-3, так как они наиболее селективные, доступные и чувствительные. Они применяются даже при присутствии катионов меди, никеля и железа. Окрашенные комплексы данных металлов легко разрушаются минеральными кислотами, а комплексы кобальта более устойчивы.
Самыми распространёнными фотометрическими методами определения кобальта являются методы с применением нитрозооксисоединений и неорганических аддендов - роданидный метод. За последние 100 лет, роданидный метод нашел широкое практическое применение, несмотря на низкую чувствительность по сравнению с производными нитрозо-нафтолов. Роданидные комплексы кобальта дают синюю окраску, предполагается, что в большинство случаев кобальт находится в виде аниона [Co(SCN)4]2- и экстрагируется с изоамиловым спиртом или 50-60%-ным раствором ацетона. Недостатком данного метода является наличие труднорастворимого роданид-ион с Ni2+, который дает зеленую окраску. Мешают катионы Mn2+, Fe3+ и Cu2+.
© Р.Р. Газетдинов, Г.Х. Абдулгафарова, 2022.
Кобальт с 1-нитрозо-2-нафтолом и 2-нитрозо-1-нафтолом образует малорастворимые осадки нитро-зонафтолатов Co (III):
OH
3
NO
+ Co2+ - e
N II
O^O^O—N
Coi
o^^O "O-
II
N
В экстракционно-фотометрическом методе предпочитают использовать 2-нитрозо-1-нафтол - реактив Ильинского, чем 1,2-изомер. Преимуществом является то, что 2-нитрозо-1-нафтол легче поддается очистке, интенсивность окраски выше, в следствие этого, кобальт можно определить при меньшей концентрации. При этом не требуется дополнительное окисление при образовании CoR3, как при использовании 1-нитрозо-2-нафтола.
Исследования 1,2- и 2,1-изомеров также показали, что они в основном находятся в хиноноксимной форме и за счет малой избирательности могут взаимодействовать не только с кобальтом, но и с железой, медью, никелем, палладием, цинком, хромом и др. Некоторые металлы связываются через атом кислорода и азота, а другие только через атом кислорода, которые образуют пятичленные и шестичленные хелатные циклы:
Из всех металлов железо имеет большее мешающее влияние. Одним из методов для его устранения является применение цитрата аммония при рН = 4-7, так как в данных условиях Fe3+ связывается в комплекс и не взаимодействует с 2-нитрозо-1-нафтолом. В следствие низкой реакционной способности кобальта с реагентом, часть Fe3+ при стоянии восстанавливается до Fe2+, который реагирует с нитрозонафто-лом и экстрагируется. Во избежание восстановления и для ускорения реакции кобальта с нитрозонафтолом используют перекись водорода. В качестве растворителей нитрозонафтолатов кобальта применяют хлороформ, четыреххлористый углерод, а также толуол и др. [2-4]
Библиографический список
1. Бертини И., Грей Г., Стифель Э., Валентине Дж. Биологическая неорганическая химия / М.: Лаборатория знаний. - 2021. - 506 с.
2. Пятницкий И.В. Аналитическая химия кобальта / М.: Наука. - 1965. - 256 с.
3. Абрарова Р.Р., Газетдинов Р.Р. Методы анализа объектов окружающей среды // Академическая публицистика. - 2020. - № 5. - С. 23-26.
4. Газетдинов Р.Р., Тимофеева Т.А. Методы анализа тяжёлых металлов в объектах окружающей среды // Заметки ученого. - 2021. - № 7-1. - С. 266-269.
АБДУЛГАФАРОВА ГУЛЬНАЗХАЛИЛОВНА - студент, Башкирский государственный университет (филиал в г. Бирск), Россия.
ГАЗЕТДИНОВ РИШАТ РИНАТОВИЧ - кандидат химических наук, доцент, Башкирский государственный университет (филиал в г. Бирск), Россия.
