CC BY
55
УДК 543.427.4
Д. Т. Зунг, С. А. Бахтеев, Р. А. Юсупов
ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ вп(11> В ВОДНЫХ РАСТВОРАХ МЕТОДОМ РЕНТГЕНОВСКОЙ ФЛУОРЕСЦЕНЦИИ С МНОГОКРАТНЫМ ВНУТРЕННИМ ОТРАЖЕНИЕМ
Ключевые слова: рентгенофлуоресцентный анализ, сульфат олова, вода.
Разработана методика количественного определения концентрации Sn(II) в водных растворах методом рентгеновской флуоресценции с многократным внутренним отражением.. Рассчитаны метрологические характеристики градуировочных функций в диапазоне концентраций 1.00*10-2 -0.75*10-3 моль/л. Данная методика использована для построения зависимости остаточной концентрации Sn(II) в системе 8пБ04 — ИР - КОН от рНраствора с целью моделирования процесса синтеза тонких пленок оксида олова
Keywords: X-ray fluorescence analysis, ,cadmium sulphide, water.
Technique was developed by method of X-ray fluorescence with multiple internal reflection for quantitative analysis of concentration Sn(II) in aqueous solution. Metrological characteristics of calibration function were designed in concentration region of 1.00*10'2 -0.75*10'3 mol/l. Given technique has been used for formation dependence of residual concentration Sn(II) in the system SnSO4 — H2O - KOH on pH of solution. Data is necessary for simulation of synthesis of tin oxide thin films.
Введение
Исследования по оптимизации синтеза тонких пленок оксида олова и халькогенидов металлов [1 - 3] требуют наличия экспрессных и экономичных методик измерения концентраций ионов металлов в водных растворах в широком диапазоне концентраций. Разработанный в настоящей работе метод измерения концентрации ионов олова в водных растворах необходим для измерения остаточной концентрации Sn(II) в системе SnSC>4 - H2O - KOH в зависимости от величины рН раствора. Полученные данные применены для построения математической модели системы с целью выбора оптимальных условий синтеза тонких пленок SnO2.
Экспериментальная часть
Оборудование
1. Автоматическая микропипетка объемом 0,50-5,00 мл;
2. Стаканы с меткой объемом 500 мл, 1000 мл.
3. Магнитная мешалка ММ 1.
4. Весы аналитические марки OHAUS Adventurer Pro AV264.
5. Рентгенофлуоресцентные спектрометры
марок СУР-02 «Реном ФВ» и S2 PICOFOX .
6. рН - метр - милливольтметр «рН-673.М»;
7. Центрифуга «Janetzki T23»
Реактивы
1. SnSO4 (ч) ТУ 2623-033-00205067-2003.
2. CdI2 (чда)ГОСТ 8421-57
3. КОН (хч) ГОСТ 24363-80 Растворы
1 SnSO4
2. Cdl2
3. Дистиллированная дегазированная вода.
С целью изучения равновесий в гетерогенных системах в 36 стаканов помещали взвешенные с точностью до 0,0001 г навески SnSO4, после чего в каждый стакан добавляли
0,0950М раствор КОН в объемах указанных в табл.1. Объем смеси доводили до 100,0 мл дегазированной дистиллированной водой при комнатной температуре и стаканы герметично закрывали. Приготовленные растворы выдерживали в течение двух недель в герметичных условиях для
установления равновесия. В течение двух недель растворы перемешивались ежедневно с помощью магнитной мешалки, причем магнит для перемешивания раствора находился внутри герметичного стакана.
Методика подготовки образцов для
проведения анализа на спектрометре Б2 РюоО
С помощью автоматической микропипетки последовательно отбирали 10,0 мкл раствора,
начиная с максимальной концентрации, и помещали на диск из кварцевого стекла. Далее каплю высушивали с помощью теплого воздушного потока по методике, изложенной в работе [4]. После высушивания образец анализировали на рентгенофлуоресцентном спектрометре. Время измерения каждого образца составляло 200 с. Параметры рентгеновской трубки с анодом из молибдена: 50 кВ, 600 мкА.
В качестве внутреннего стандарта для
определения остаточных концентраций Бп(11) использовали раствор СС(11). Для приготовления этого раствора брали навеску (т=1,8365 г) йодистого кадмия (СС12) и растворяли ее в 500 мл дистиллированной воды (ССсц2=0,0100 моль/л). Аликвоту градуировочного раствора 5,00 мл смешивали с 10,00 мл раствора внутреннего стандарта. С помощью автоматической пипетки отбирали 5,00 мкл полученной смеси и наносили на кювету для РФА с внешней стороны [4].
В таблице 2 представлены сигналы олова и кадмия. По этим данным рассчитаны метрологические характеристики градуирововочной функции, которые представлены на рис. 1.
Таблица 1 - Рецептура приготовления растворов Зп(1!) для эксперимента по остаточной концентрации
№ Масса ЗпЗ04, г Конц. ЗпЗ04, М Объем КОН, мл Объем воды, мл
1 4 5 6 7
1 0,2160 0,00101 0 100
2 0,2186 0,00102 1.0 99.0
3 0,2166 0,00101 2.0 98.0
4 0,2155 0,00100 3.0 97.0
5 0,2169 0,00101 4.0 96.0
6 0,2122 0,00099 5.0 95.0
7 0,2159 0,00101 6.0 94.0
8 0,2161 0,00101 7.0 93.0
9 0,2156 0,00100 8.0 92.0
10 0,2127 0,00099 9.0 91.0
11 0,2167 0,00101 10.0 90.0
12 0,2152 0,00100 11.0 89.0
13 0,2152 0,00100 12.0 88.0
14 0,2150 0,00100 13.0 87.0
15 0,2153 0,00100 14.0 86.0
16 0,2143 0,00100 15.0 85.0
17 0,2130 0,00099 16.0 84.0
18 0,2136 0,00099 17.0 83.0
19 0,2130 0,00099 18.0 82.0
20 0,2143 0,00100 19.0 81.0
21 0,2153 0,00100 20.0 80.0
22 0,2170 0,00101 21.0 79.0
23 0,2164 0,00101 22.0 78.0
24 0,2150 0,00100 23.0 77.0
25 0,2136 0,00099 24.0 76.0
26 0,2163 0,00101 25.0 75.0
27 0,2161 0,00101 26.0 74.0
28 0,2158 0,00100 27.0 73.0
29 0,2138 0,00100 28.0 72.0
30 0,2144 0,00100 29.0 71.0
31 0,2163 0,00101 30.0 70.0
32 0,2160 0,00101 31.0 67.0
33 0,2145 0,00100 32.0 68.0
34 0,2146 0,00100 33.0 67.0
35 0,2143 0,00100 34.0 65.0
36 0,2120 0,00099 50.0 50.0
АнализРЬв воде АнализНдв воле Анализ5пв воле
Рис. 1 -Зависимость приведенного сигнала Зп(!!) от концентрации Зп(!!)
Таблица 2 - Концентрации стандартных
растворов ЗпЗ04 и сигналы олова и кадмия
№ С(ЗпЗ04), моль/л Сигнал Зп(!!), имп/сек Сигнал Оа(!!), имп/сек
1 0.01 3443 4019
2 0.008 3171 4204
3 0.0061 2258 3297
4 0.003 1852 3648
5 0.001 1045 2538
6 0.0008 701 1743
7 0.0006 858 2182
8 0.0003 676 1889
9 0.0001 747 2189
Заключение
Разработана методика анализа ионов олова(11) в водных растворах в области концентраций 8п(И) = 1.00*10-2 -0.75*10-3 моль/л без предварительного концентрирования и разделения элементов.
Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации в рамках в рамках государственного задания и федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007 -2013 годы» по госконтракту 16.552.11.7012.
Литература
1. Юсупов Р. А., Бахтеев С. А. Расчет областей выделения
твердых фаз в системах ион металла - вода -комплексообразующий агент // Журн. физ. химии. -2009. -Т.83. -№12.- С.2395-2397.
2. Юсупов Р.А., Бахтеев С.А., Смердова С.Г. Расчет
областей существования осадков в системах ион металла - Н2О - комплексообразующий агент с учетом растворимости интермедиатов // Журн. физ. химии.- 2010. -Т.84. -№7.- С.1391-1393.
3. Юсупов, Р.А. Глубокий ионный обмен в
металлосульфидных имплантатах / Р.А. Юсупов, О.В.Михайлов. - Казань: ФЭН. - 2004. - 220 с.
4. Юсупов Р.А., Бахтеев С.А., Гатиятуллин И.Р.
Методика выполнения измерений концентрации серебра в технологических водах предприятий //
5. Вестник Казанского технологического университета. -
2011.- №19. -С.306-308.
© Д. Т. Зунг — студ. КНИТУ; С. А. Бахтеев — канд. хим. наук, доц. каф. аналитической химии, сертификации и менеджмента качества КНИТУ, said-bah@yandex.ru; Р. А. Юсупов - д-р хим. наук, проф. той же кафедры, yusupovraf@yandex.ru.
