CC BY
51
ХИМИЧЕСКИЕ НАУКИ
АНАЛИТИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
СПЕКТРОФОТОМЕТРИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИОНОВ РТУТИ(П)
Турабов Нурмухаммат Турабович
и. о. проф. химического факультета Национального Университета Узбекистана,
Узбекистан, г. Ташкент, Вузгородок НУУз,
Тоджиев Жамолиддин Насириддинович
преподаватель химического факультета Национального университета Узбекистана,
Узбекистан, г. Ташкент, Вузгородок НУУз,
SPECTROPHOTOMETRIC DETERMINATION OF IONS MERCURY(II)
Nurmukhammat Turabov
Professor of the Chemistry Department, the National University of Uzbekistan,
Uzbekistan, Tashkent, Vuzgorodok NUU
Jamoliddin Todjiev
lecturer of the Chemistry Department, the National University of Uzbekistan,
Uzbekistan, Tashkent, Vuzgorodok NUU
АННОТАЦИЯ
Изучен ряд факторов, влияющих на комплексообразование ионов Hg(II) с 5MnAAHS,S-2,4 и найдены оптимальные условия их спектрофотометрического определения. Определены чувствительность и избирательность метода (рН=8,60, 8=52632, Кравн=9,02810"7, А^=105нм). С помощью разработанной спектрофотометриче-ской методики проведен анализ модельных смесей и дана метрологическая оценка полученным результатам. Во всех случаях относительное стандартное отклонение (Sr) не превышает 0,016.
ABSTRACT
Some factors influenced on the complexformation of ions Hg(II) with 5MPAANS,S-2,4 and also optimal conditions of their spectrophotometry determination were founded. Sensitivity of developed method was determined. (рН=8,60, 8=52632, Keq=9,02810"7, A^=105nm). By elaborated spectrophotometrical method analysis of model systems was carried out and also a metrological value of obtained results was given. In all cases the relative standart deviation (Sr) didn't excess 0,016.
Ключевые слова: ртуть(11), органический реагент, чувствительность, устойчивость комплекса.
Keywords: mercury (II), organic reagent, sensitivity, stability of the complex.
Введение. В настоящее время известно свыше тысячи разнообразных областей применения ртути и ее соединений. Они применяются в химической технологии, металлургии, медицине, электропромышленности, химических источниках тока, сельском хозяйстве, производстве красителей, горном деле и других отраслях современной техники[5, с.17].
Широкое применение и высокие токсические свойства ртути и ее производных объясняют заинтересованность в разработке методов их количествен-
ного определения, поэтому аналитическое определение ионов ртути (II) представляет собой важную практическую задачу. К настоящему времени предложено значительное число различных методов анализа. К ним относятся: титриметрические, электрохимические, спектрофотометрические, спектральные, ядерно-физические, радиохимические методы [5, а17].
Известно, что азореагенты на основе пиридина представляют несомненный интерес для определе-
Библиографическое описание: Турабов Н.Т., Тоджиев Ж.Н. Спектрофотометрическое определение ионов ртути(П) // Universum: Химия и биология: электрон. научн. журн. 2019. № 11(65). URL: http://7universum. com/ru/ nature/archive/item/8124
ния многих элементов. Производные пиридина являются избирательными реагентами для спектрофо-тометрического определения ионов ртути(П) в природных и промышленных объектах. Предварительные опыты показали, что синтезированный по методике [2, с. 65-67, с. 213] органический реагент - мононатриевая соль 5-метил-(пиридил-2-азо)-1,8-аминонафтол-2,4-дисульфокислоты (5МПААШ^-2,4) также является комплексообразователем и избирательным реагентом на ионы ртути (II). Для контроля чистоты реагента использовали метод спек-трофотометрии. Полученный реагент хорошо растворим в воде, спирте и представляет собой порошок красно - фиолетового цвета [6, с. 11-12].
Экспериментальная часть Растворы, реагенты и приборы. В работе использовали 0,1% ный водный раствор 5МПАА^, S-2,4 и 5,0 10-6М раствор ртути(П), который готовили поточной навеске Hg(NOз)2•H2O [3,с. 8]. Тетрабо-ратный буферный раствор готовили перемешиванием раствора 0,05М тетрабората натрия (12,367 г HзBOз +100 мл 1 М ШОН в 1 л) с добавлением 0,1М HCI для получения соответствующего значения рН [4, с. 267-275]. Оптическую плотность растворов измеряли на концентрационном фотоколориметре КФК-2, КФК-3 и спектрофотометре СФ-46 в кювете с толщиной поглощающего слоя 1,0 см. Величину рН растворов контролировали с помощью рН-метра-рН/mV/-TEMPMETERP25 (Юж. Корея).
Результаты и их обсуждение Оптимальные условия образования комплекса ртути(11). Ионы ртути взаимодействуют с новым азореагентом 5МПААШ^-2,4 в слабощелочной среде (рНопт.=8,0-9,0) в №-тетраборатном буферном растворе с образованием соединения, интенсивно окрашенного в фиолетовый цвет.
Влияние времени. При изучении влияния времени при рН 8,6 для взаимодействие ^(П) с 5МПААШ^-2,4 результаты показали, что при комнатной температуре оптическая плотность комплекса не меняется в течении 70 мин., что свидетельствует об его устойчивости.
Влияние концентрации реагента. Для нахождения минимально-необходимого количества 5МПААШ, S-2,4 к определенному количеству раствора Щ(П) прибавляли 10,0 мл №-тетраборатного буферного раствора со значением рН=8,6, содержащего 40,0 мкг ртути(П) и возрастающие количества 0,1%-ного раствора 5МПААШ^-2,4 и раствор доводили дистиллированной водой до 25 мл. Растворы перемешивали и измеряли их оптические плотности на КФК-2 со светофильтром № 7 при 1=1,0 см относительно раствора холостого опыта. Полученные результаты показали, что полное постоянство оптической плотности наступает при 1,3 мл 0,1 % ного раствора 5МПААШ^-2,4. Это количество реагента считается достаточным для связывания в комплекс добавленного количества (40 мкг ионов рту-ти(П)).
Подчинение закону Бугера-Ламберта-Бера.
Изучение подчинения растворов комплекса Щ(П) с 5МПААШ, S-2,4 закону Бугера-Ламберта-Бера проводили в найденных оптимальных условиях. Для этого приготовили растворы в мерных колбах на 25,0 мл: 10,0 мл №-тетраборатного буферного раствора со значением рН=8,6; переменной концентрацией растворы Щ(П), по 1,3 мл реагента (0,1% ного) и объем доводили до метки дистиллированной водой. Растворы перемешивали и измеряли их оптические плотности на КФК-2 со светофильтром № 7 при 1=1,0 см относительно раствора холостого опыта. Полученные экспериментальные данные показали, что в интервале 1,0 - 40,0 мкг ионов ртути(П) в 25,0 мл раствора наблюдается подчинение закону Бугера-Ламберта-Бера, что даёт возможность количественно определять Щ(П) в этом интервале концентраций.
Спектры поглощения реагента(ИЯ) и его комплекса с ^(П). Сняты спектры светопоглоще-ния реагента 5МПААЖ, S-2,4 и его комплекса с Щ(П). Результаты представлены на рисунке 1, можно выбрать одну рабочую длину волны 645 нм для комплекса ртути(П) (Аия=540 нм) при рН 8,6, которая показала высокую чувствительность и контрастность (ДА=105 нм).
Рисунок1. Спектры поглощения реагента 5МПААЖ£-2,4 (1) и его комплекса с Щ(П) (2).
Рисунок 2. Определение мольных соотношений комплекса ртути(П) с 5МПАА№£-2,4 методом прямой линии Асмуса.
Определение состава комплекса 5МПААНS,S-2,4. Стехиометрия комплекса ртути с реагентом была изучена методами Остромысленско-го - Жоба (метод изомолярных серий) [1, с. 241-244] и прямой линии Асмуса[1, с. 251] (Рис.2). Излом на кривой в методе изомолярных серий наблюдается при соотношении ^:НЯ=1:2, а при методе прямой линии Асмуса зависимость (1/У)п от 1/А линейна при п=2, что свидетельствует о том, что в обоих случаях комплекс состава ЩЯ2.
Определение истинного коэффициента молярного светопоглощения и константы равновесия при оптимальной кислотности среды. При определении истинного коэффициента молярного светопоглощения и константы равновесия комплекса Щ(П)-5МПААШ^-2,4 по методу Толмачева [1, с. 286-287] в мерные колбы емкостью 25,0 мл приливали 10,0 мл Ка-тетраборатного буферного раствора со значением рН=8,6, растворы реагента и металла в стехиометрическом соотношении при равных концентрациях (2,000-10-4 моль/л) и объемы доводили дистиллированной водой до метки. Растворы перемешивали и измеряли оптическую плотность на КФК-3 при А=645 нм, /=1,0 см относительно раствора холостого опыта. По полученным данным строили график зависимости 1/в-10-п от 1/ л/А. Взяв экстраполяцией точку пересекаемую с осью ординат, рассчитывали истинный коэффициент молярного светопоглощения. Из полученных
данных рассчитывали Вист. и Кравн., которые соответственно равны 52632 и 9,028-10-7.
Определение константы устойчивости комплекса ртути(11)с 5МПАА^^-2,4. Одними из важнейших характеристик комплексных соединений, определяющих их прочность и возможность применения в спектрофотометрическом анализе являются Кнест и Куст. Константа устойчивости комплекса Щ(П) определени по методу Бабко (методом разбавления). При этом использовали растворы с равными концентрациями: Сщ2+: Сня= 2,000 10-4 моль/л [1, с. 267-269].
Методика определения: в мерные колбы емкостью 25,0 мл приливали 10 мл тетраборатного буферного раствора с рН=8,60; в стехиометрическом соотношении реагирующие компоненты (Ме2+:Я-) и объем доводили до метки дистиллированной водой. Растворы перемешивали и измеряли оптическую плотность на КФК-3, при 1=1 см. В качестве раствора сравнения использовали раствор холостого опыта. Затем растворы комплексов последовательно разбавляли 2 раза, измеряли оптическую плотность после каждого разбавления. Раствор сравнения дистиллированная вода. Результаты измерений и полученные расчетные данные представлены в таблице 1.
По полученным данным табл. 1 найдено среднее значение ^КуСТ. (^рк) комплекса Щ (II), равное 22.07.
Таблица 1.
Результаты определения констант устойчивости комплексов иона ртути (II)
№ Vнg2+, мл V™, мл С1-10"6 А1 Сг10"6 А2 Кнест. (MeR) Куст.(MeR) (РО lgКуст.(MeR) (№)
1 1,0 2,0 8,0 0,235 4,0 0,110 2,00-10-22 5,00-1021 21,70
2 1,5 3,0 12,0 0,354 6,0 0,175 2,57-10-24 3,89-1023 23,59
3 2,0 4,0 16,0 0,474 8,0 0,243 5,26-10-23 1,90^ 1022 22,28
Для оценки правильности и воспроизводимости спектрофотометрического определения ионов рту-ти(11) реагентом 5МПАА^^-2,4 проводили определение ее различных количеств в оптимальных условиях при трёхкратном повторении. Результаты опытов показали, что относительное стандартное отклонение при определении 1,0-40 мкг ртути(11) не превышает 0,017. Рассчитано уравнение градуиро-вочного графика [1, с. 312-319] методом наименьших квадратов, при этом а=0,0033 и Ь=0,0055; по полученным расчетным данным построен градуиро-вочный график зависимости Урасч (^1) от Сщ, мкг (XI).
Определение ионов ртути (II) с помощью 5МПААЖ^-2,4в присутствии посторонних ионов. С целью выяснения возможности использования реагента в анализе и избирательности метода проводили определение ионов ртути(П) в присутствии посторонних ионов. Определение проводили по выше указанной методике в оптимальных условиях, с той лишь разницей, что в раствор вводили различные количества посторонних ионов, изучение влияния которых представляло интерес. На определение ионов ртути(П) не
мешают ионы щелочных (1:800) и щелочноземельных (1:600) металлов, А13+, СН3СОО- (500); Аg+, У5+, N03 (1:100); 7п2+, Т13+, Ш^, Р, 8СК-, 804 - (1:50); №2+ (1:40); Си2+,РЬ2+, Б13+, (1:33); Сг3+ и Со3+ (1:30). Мешают ионы Sn2+, Рё+ (1:33); Сё2+, Бе2+, Бе3+ (1:10); Бг-, I (1:3); С1- (1:1) и др. Изучено влияние посторонних ионов и маскирующих веществ [1, с. 143-148] на комплексооб-разование Щ(П) с 5МПААШ^-2,4. При сравнении избирательности известных из литературы [2, с. 66-67] реагентов для определения иона ртути(П) видно, что синтезированный реагент является более избирательным. Данные по избирательности позволяют применить разработанную методику для спектрофотометрического определения ионов ртути(П) в сложных объектах.
Определение ртути(П) с 5МПАА^^-2,4 в модельных смесях. Разработанная методика определения ртути(11) с 5МПААШ^-2,4 апробирована в анализе модельных смесей по вышеуказанной методике с добавлением маскирующих агентов. Результаты измерений и их метрологические данные приведены в нижеприведенной таблице 2.
Д • 7universum.com
А UNIVERSUM:
№ 11 (65)_ДХ химия и биология_ноябрь, 2019 г.
Таблица 2.
Определение количества ртути (II) в исскуственнных смесях
Состав искуст. смесей (соотн.) Введено Hg2+, мкг, Аб45 Найдено ^2+,мкг Х±АХ S Sr " =ДХ Отн. ошиб., %
K+,Na+ (500) 0,164 29,22
Ba2+, Al3+ (200) 0,166 29,58
V5+, Ag+ (100) 30,00 0,165 29,40 0,464 0,016 29,69±0,58 1,03
Ni2+,Cu2+, Cr3+ (30) 0,168 29,95
Zn2+ (50) 0,170 30,31
Как видно из полученных данных (Табл. 2.) спектрофотометрическое определение ионов рту-ти(П) в сложных модельных смесях, имитирующих
реальные объекты, вполне возможно, причём 8Г не превышает 0,016, что говорит о хорошей воспроизводимости и правильности разработанной методики.
Список литературы:
1. Булатов М.И., Калинкин И.П. Практическое руководство по фотометрическим и спектрофотометрическим методам анализа. -Л. :Химия,-1986,-432 с.
2. Бусев А.И. Синтез новых органических реагентов для неорганического анализа. -М.:МГУ,-1986,-432 с.
3. Коростелев П.П. Приготовление растворов для химико - аналитических работ. - М.:-Химия,-1964,-386 с.
4. Лурье Ю.Ю. Справочник по аналитической химии. 6-е изд., -М.: Химия. -1989. -448 с.,
5. Хабаров Ю.Г., Яковлев М.С. Спектрофотометрический метод определения катионов ртути. // Известия высших учебных заведений. Серия: Химия и химическая технология . -2007. -Т. 50. №. 5 -С. 17-20.
6. Турабов Н.Т., Тоджиев Ж.Н. Абсорбционная фотометрия как метод определения микросодержаний меди(П) новым оксиазореагентом // Universum: Химия и биология : электрон. научн. журн. 2018. № 5(47). С.11 -16. URL: http://7universum.com/ru/nature/archive/item/5826 (дата обращения: 25.10.2019).
