CC BY
32
24
AZЭRBAYCAN KiMYA JURNALI № 3 2017
УДК 543. 546. 881
СПЕКТРОФОТОМЕТРИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВАНАДИЯ(У)
В ОБРАЗЦАХ ГЛИНЫ
М.Б.Гасанова*, Р.А.Алиева, Р.З.Назарова, Дж.И.Мирзаи*
Бакинский государственный университет * Азербайджанский государственный университет нефти и промышленности
Ыагагоуа. roya@gma.il. сот
Поступила в редакцию 05.10.2015
Спектрофотометрическим методом изучено комплексообразование ванадия(У) с реагентом, синтезированным на основе пирогаллола, - 2,3,4-тригидрокси-5'-сульфоазонафталином. Установлено, что при pH 5, Хмах=437 нм образуется интенсивно окрашенный бинарный комплекс. Изучено также влияние третьих компонентов. В качестве последних использованы цетилпиридинхлорид (SPQ), цетилпиридинбромид (SPBr) и декаметоксин (DMS). Определены оптимальные условия комплексообразования. Установлено, что максимальный выход смешаннолигандных комплексов наблюдается при pН 3, Х=471, 479 и 466 нм соответственно для УЯ^РС1, VR-SPBr, VR-DMS. Вычислены константы устойчивости комплексов, соотношения реагирующих компонентов в составах в интервалах концентраций, подчиненных закону Бера. Изучено влияние посторонних ионов и маскирующих веществ на комплексообразование. Разработанная методика апробирована при фотометрическом определении ванадия(У) в образцах глины.
Ключевые слова: комплексообразование ванадия(У), пирогаллол, образцы глины.
комплексообразования в присутствии и в
Определение ванадия(У) в различных объектах до сих пор представляет собой аналитический интерес [1, 2]. Для определения микрограммовых количеств ванадия наиболее перспективен фотометрический метод [2, 3]. В литературных материалах имеются сведения о многочисленных реагентах с различными функциональными группами. Учитывая, что ванадий(У) относится к ряду металлов, имеющих более прочную связь с кислородом, чем с азотом, а также способность данного метала образовывать весьма прочные хелатные комплексы с азотсодержащими реагентами [4], можно с уверенностью предсказать, что азопроизводное пирогаллола - 2,3,4-тригидрокси-5'-сульфоазонафталин - Я может быть предложен как фотометрический реагент в определении ванадия(У). Необходимо учесть, что в аналитической практике за счет улучшения аналитических параметров реакции смешаннолигандные комплексы нашли широкое применение в фотометрическом определении элементов [3].
Цель данной работы - разработка методики фотометрического определения ва-надия(У) с 2,3,4-тригидрокси-5'-сульфоазо-нафталином, выбор оптимальных условий
отсутствие третьих компонентов (БРС1, БРВг и БМБ).
Экспериментальная часть Реагенты. Реагент Я синтезирован по известной методике [4], его состав и строение установлены методами ЯМР и ИК-спектроскопии [5]:
но
он
н
БОзН
Полученный реагент хорошо раство-
"3
рим в воде. В работе использовали 1-10-3 М водный раствор Я, БРС1, БРВг и БМБ, а так-
"3
же 1-10-3 М раствор ванадия(У), который приготовлен из соли аммонийванадата по методике [6]. Для создания необходимых значений рН использовали фиксанал НС1 (рН 1-2) и аммиачно-ацетатные буферные растворы (рН 3-11). Все использованные реагенты имели квалификацию не ниже "ч.д.а.".
СПЕКТРОФОТОМЕТРИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВАНАДИЯ(У)
25
Методика. Брали 5 г образца, помещали в графитовую чашку и сжигали в муфельной печи до полного разложения органических веществ. Подготовленный и охлажденный образец глины при 50-600С обрабатывали 15 мл HF, затем в полученную пасту подряд 3 раза добавляли 10 мл HNO3 и нагревали до полной отгонки кислоты. После этого смесь фильтровали, затем переводили в колбу емкостью 100 мл и разбавляли водой до метки.
Аппаратура. Оптическую плотность растворов измеряли на спектрофотометре "Lambda 40" (PERKIN ELMER) и фотоколориметре KOK-2 в кювете с толщиной слоя /=1см. Величину pH растворов контролировали с помощью иономера И-130 со стеклянным электродом.
Результаты и их обсуждение
Влияние pH. Изучение зависимости комплексообразования от pH (1-8) показало, что выход бинарного комплекса максимален при pH 5. В присутствии третьих компонентов комплексообразование сдвигается в кислую среду и образуется интенсивно окрашенное трехкомпонентное соединение, которое имеет максимум выхода при рH 3.
Спектры поглощения. Спектры поглощения комплексов ванадия^) (рисунок) сняты в присутствии и в отсутствие третьих компонентов - SPCl, SPBr и DMS. Видно, что максимум светопоглощения однородно-лигандного комплекса равен 437 нм, а мак-
симумам смешаннолигандных комплексов при 471, 479 и 467 нм соответствуют SPCl, SPBr и DMS. Видно, что смешаннолиганд-ные комплексы ванадия^) имеют максимумы поглощения, которые сдвигаются бато-хромно по отношению к максимуму поглощения однородного комплекса.
Градуировочный график. Приготовлена серия растворов c содержанием 0.10— 2.04 мкг/мл (однородно), 0.05-1.428 мкг/мл для V(V)R-SPCl, 0.026-0.510 мкг/мл для V(V)R-SPBr и V(V)R-DMS и измерено их светопоглощение при ^опт=490 нм относительно раствора контрольного опыта. Установлены интервалы концентраций, в которых соблюдается закон Бера, и молярные коэффициенты поглощения комплексов из кривых насыщения [7] (табл. 1). Из табл.1 видно, что, используя предложенные нами смешаннолигандные комплексы, можно определить очень малые, микрограммовые количества ванадия.
Стехиометрия и константы устойчивости комплексов. Однородно- и смешанно-лигандные комплексы образуются сразу после смешивания компонентов. Соотношение реагирующих компонентов в комплексах установлено методами относительного выхода Старика-Барбанеля, сдвига равновесия, изомолярных серий и равно 1:2, 1:2:2 [7]. С учетом молярного соотношения компонентов в составе комплексов вычислены константы устойчивости однородно- и смешан-нолигандных комплексов [7] (табл. 1).
A
26
М.Б.ГАСАНОВА и др.
Табл. 1. Основные фотометрические характеристики комплексов ванадия(У)
Реагент pH ^мах, нм Соотношение компонентов e • 10-4 мах Интервал подчинения закону Бера, мкг/мл са
R 5 437 1:2 1.5+0.02 0.10-2.04 4.92+0.02
R-SPCl 3 471 1:2:2 5.8+0.01 0.05-1.428 6.17+0.03
R-SPBr 3 479 1:2:2 6.01+0.02 0.026-0.51 6.22+0.04
R-DMS 3 467 1:2:2 6.12+0.02 0.026-0.51 6.34+0.03
R [8] 5.5 360 1:1 1.29 0.016 -
NC+NTC [9] 4.6-5.0 - - 2.2 5-30/25 -
R - 3,4-дигидроксибензальдегидизоникотиноилгидразон, NC - нитрокатехин, NTC - 2,2',5,5'-тетрафенил-3,3'-(^-бифенил)дитетразонилхлорид.
Влияние посторонних ионов. Прямому определению 1 . 22 мкг/мл ванадия в виде смешаннолигандного комплекса с погрешностью ±5% не мешают 3000-кратные количества щелочных и щелочноземельных металлов и РЬ(ГУ), а также 2000-кратные N1(11), Мп(11), Сё(ГГ), 2п(П), 200-кратные А1, 50-кратные - Ре(ш), Ti(Гv), 10-15-кратные - В1(Ш), Си(ГГ), W(VГ) и 1-5-кратные 2г(ГУ) и Mo(VГ).
Определения ванадия(У) в глине. При определении ванадия(У) фотометрическим методом аликвотную часть приготовленного раствора помещали в колбу емкостью 25 мл, добавляли 2 мл 110-3 М раство-
о
ра ^ 1 мл 110- М раствора SPBr и разбавляли до метки буферным раствором с рН 3. Оптическую плотность растворов измеряли при 490 нм в кювете с толщиной слоя /=1 см на КФК-2 относительно раствора контрольного опыта (R+SPBr). Результаты анализа проверены методом атомно-абсорбционной спектроскопии и приведены в табл. 2
Табл. 2. Результаты определения ванадия(У) в образцах глины, мкг/мл (п=5, Р=0.95)_
Образцы Фотометричес- Атомно-абсорбцион-
глины кий метод ная спектроскопия
I 0.211 0.22
II 0.28 0.26
III 0.31 0.29
I - Шемахинская глина, II - Желтая глина, III - Серая глина.
Список литературы
1. Pashadzhanov A.M. Extraction Preconcentration of Vanadium(V) as a Complex with 2-Hydroxy-5-/-butylphenol-4'-methoxyazobenzene and its Determination by Atomic Absorption Spectro-
metry // J. Anal. Chem. 2005. У. 60. No 11. P. 1131-1134.
2. Melwanki Mahavaeer B., Seetharappa Jaldappa, Masti Sarasvati P. Spectrophotometrik Determination of vanadium(V) in minerals, steel, soil and biological samples using phenothiazine derivatives // Anal. Sci. 2001. У. 17. No 8. Р. 979-982.
3. Алиева Р.А., Аббасзаде Г.Г., Чырагов Ф.М. Фотометрическое определение ванадия 2,2',3, 4-тетраокси-3'-сульфо-5'-нитроазобензолом в присутствии третьего компонента // Изв. вузов. Химия и хим. технол. 2003. T. 46. № 3. С. 87-89.
4. Гамбаров Д.Г. Новый класс фотометрических реагентов - азосоединения на основе пирогаллола // Дисс. ... докт. хим. наук. Москва: МГУ. 1984. 295 с.
5. Алиева Р.А., Гаджиева С.Р., Валиев В.Н., Чыра-гов Ф.М. Исследование взаимодействия в системе молибденСУ^-бис-Р^Д-тригидроксифенил-азо] бензидин-катионные поверхностно -активные вещества // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2007. Т. 73. № 8. С. 20-23.
6. Коростелев П.П. Приготовление растворов для химико-аналитических работ. М.: Химия, 1964. 386 с.
7. Булатов М.И., Калинкин И.П. Практическое руководство по фотометрическим и спектро-фотометрическим методам анализа. Л.: Химия, 1972. 407 с.
8. Narayana Lakshmi S., Reddy Janardhan K., Reddy Narayana Adi S., Sarala Y., Reddy Varada A. A highly sensitive spectrophotometric determination of micro amounts of vanadium(V) in environmental and alloy samples by using 3,4-dihydroxybenzaldehyde-izonicotinoylhydrazone (3,4-DHBINH)// Springer Science. 2008. V. 144. No 1-3. P. 341-349.
9. Gavazov K., Simeonova Zh., Alexandrov A. Extraction-Spectrophotometric Determination of Vanadium in Steels Using 4-Nitrocatechol and Neotetrazolium Chloride. University of Plovdiv "Paissii Hilendarski" Bulgaria, Scientific works. Chemistry. 2002. V. 31. No 5. P. 13-16.
CnEKTPOOOTOMETPMECKOE OnPEflEHEHHE BAHAflHfl(V)
27
VANADÍUMUN(V) GÍL NÜMUNOLORINDO SPEKTROFOTOMETRÍK METODLA TOYÍNÍ
M.B.Hasanova, |R.8.8liyevaTI R.Z.N3zarova, C.Í.Mirzai
Spektrofotometrik metodla vanadiumun(V) piroqallol asasinda sintez edilmi§ reagentla - 2,3,4-trihidroksi-5'-sulfo-azonaftalinla kompleksamalagatirmasi öyranilmiijdir. Malum olmu§dur ki, pH 5, Xmax=437 nm-da intensiv rangli binar kompleks birla§ma amala galir. Kompleksamalagalmaya ügüncü komponentlarin tasiri öyranilmi§dir. Ügüncü kom-ponent kimi setilpiridin xlorid, setilpiridin bromid va dekametoksindan istifada olunmu§dur. Kompleksamalagalmanin optimal §araiti müayyanla§dirilmi§dir. Malum olmu§dur ki, müxtalifliqandli komplekslarin maksimum giximi VR-SPCl, VR-SPBr, VR-DMS ügün uygun olaraq pH 3, X=471, 479 va 466 nm mü§ahida olunur. Komplekslarin davamliliq sabiti hesablanmi§, kompleksin tarkibinda komponentlarin nisbati va Ber qanununa tabegilik intervali müayyan edilmi§dir. Kompleksamalagalmaya kanar ion va pardalayicilarin tasiri öyranilmi§dir. I§lanmi§ metodika vanadiumun(V) gil nümunalarinda tayininda tatbiq edilmi§dir.
Agarsözlar: vanadiumun(V) kompleksamalagatirmasi, piroqallol, gil nümunalari.
SPECTROPHOTOMETRY DETERMINATION OF VANADIUM(V) IN THE CLAY SAMPLES
M.B.GasanovaJ R.A.Alieva, | R.Z.Nazarova, J.I.Mirzai
Complexation of vanadium(V) with a reagent synthesized based on pyrogallol - 2,3,4-trihydroxy-5-sulphoazonaphtalin has been studied by spectrophotometry method. It was found that at pH=5, Xmax = 437 nm intensively colored binary complex is formed. There was also studied the influence of the third components on complexation. As one we used for setylpyridine chloride, setylpyridine bromide and decamethoxin. Optimum conditions of complexation were established. It is found that the maximum exit of mixed ligand complexes was observed at pH=3, X=471, 479 and 466 nm, for VR-SPCl, VR-SPBr, VR-DMS respectively. There have been calculated stability constants of complexes, the ratio of reacting components in the composition and concentration ranges submission to Beer's law. The influence of foreign ions and masking substances on the complexation was studied. The developed method was approbated in the photometric determination of vanadium(V) in the clay samples.
Keywords: complexation of vanadium(V), pyrogallol, samples of clay.
