ЭКСТРАКЦИОННО-СПЕКТРОФОТОМЕТРИЧЕСКАЯ МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРАЗЕОДИМА С ПОМОЩЬЮ 2,7-ДИНИТРОЗО-1,8 - ДИГИДРОКСИНАФТАЛИН-3,6-ДИСУЛЬФОКИСЛОТЫ

АННОТАЦИЯ

Найдены оптимальные условия для спектрофотометрического определения Pr (III) с использованием 2,7-динитрозо-1,8 - дигидроксинафталин-3,6-дисульфокислоты. При определении празеодима подчинение закону Ламберга-Бугера-Бера наблюдалось при 5-45,0 мкг в 25,0 мл раствора. Метод экстракции использовался для отделения ионов празеодима от других редкоземельных металлов.

ABSTRACT

The optimal conditions for the spectrophotometric determination of Pr (III) using 2,7-dinitrozo-1,8 - dihydroxynaphthalene-3,6-disulfoxic acid were found. Compliance with the Lamberg-Bouguer-Beer law in the determination of praseodymium was 5-45,0 μg in 25.0 ml of solution. An extraction method was used to separate praseodymium ions from other rare earth metals.

Ключевые слова: празеодим, спектрофотометрия, 2,7-динитрозо-1,8 - дигидроксинафталин-3,6-дисульфокислота.

Keywords: prazeodim, spectrophotometry, 2,7-dinitrozo-1,8 - dihydroxynaphthalene-3,6-disulfoxic acid.

В последние годы бурно развивается новая область науки «электронотехника», создание высоких магнитных характеристик сплавов на основе редкоземельных металлов (РЗМ) позволяет сделать компактными различные изделия на их основе. Одним из таких РЗМ является празеодим, который выделяет большое количество электронов и расширяет магнитные свойства твердых материалов. В связи с этим является актуальным разработка эффективных методов получения магнитотвердых материалов на основе редкоземельных металлов. Перспективным способом получения магнитных материалов на основе РЗМ является электролиз расплавленных солевых сред [1]. На основе этого свойства празеодима требуется разработка новой методики получения и определения микроколичеств данного металла. Была разработана новая методика определения празеодима, неодима, гольмия и эрбия в смешанных редкоземельных элементах с офлоксацином,на основе спектров поглощения[2]. Рентгенофлуоресцентным методом анализа в минеральной воде в диапазоне от · 10^–2 до 101 мкг/л. одновременно определены лантан, церий, празеодим, неодим и самарий. Комбинированный метод концентрирования ионов редкоземельных элементов включает соосаждение их гидроксидов на собирателе и дисперсионную жидкостно-жидкостную микроэкстракцию хлороформом с образованием комплексов с 1-(2-пиридилазо)-2-нафтолом [3]. Методом люминесценции на основе некоторых оптических материалов определен ион празеодима (III) с фторированными β-дикетонами и донорно-активными лигандами (1,10-фенантролин, неокупроин, диантипирилметан, диантипирилпропилметан и триоктилфосфиноксид). Нижний предел определения празеодима составил 0,01 мкг/мл [4]. Спектрофотометрическим методом определен празеодим с левофлоксацином, при рН 6,5-8,5. Калибровочные кривые были линейными в диапазоне 3,5-65 мкг/мл для Pr. Предел обнаружения 0,85 мкг/мл. Метод подходит для определения празеодима из смеси редкоземельных элементов [5]. Для определения и концентрирования празеодима разработана экстракционно-спектрофотометрическая методика с новым аналитическим реагентом 2,7-динитрозо-1,8-дигидроксинафталин-3,6-дисульфокислотой.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Растворы, реагенты, использованные оборудование. Раствор 2,7-динитрозо-1,8 - дигидроксинафталин-3,6-дисульфокислоты (0,1%) готовили растворением его 0,100 г. в дистиллированной воде в мерной колбе емкостью 100 мл. Стандартный раствор празеодима (III) (1,00мг/мл) готовили из точных навесок Pr(NO₃)₃×6H₂O (ч.д.а.) в дистиллированной воде. Универсальный буферный раствор готовили смешиванием H₃BO₃, CH₃COOH и H₃PO₄ по 0,04М каждого и добавлением 0,2 М NaOH для получения соответствующего значения рН [6].

Ценным свойством реагента 2,7-динитрозо-1,8 - дигидроксинафталин-3,6-дисульфокислоты является устойчивость ее водных растворов. 2,7-динитрозо-1,8 - дигидроксинафталин-3,6-дисульфокислота вещество темно-желтого цвета, плавится при 186⁰С, а при 230⁰С и выше полностью разлагается. Хорошо растворяется в водах и спиртах [7]. Индивидуальность вещества была доказана методом тонкослойной хроматографии на пластинке silufol (вода: ацетон 2:1) R_f = 0,75.

Спектрофотометрические измерения проводили на спектрофотометрах EMC-30PC-UV. Величину рН растворов измеряли на рН метре рН/мV/ТЕМР Meter P25 EcoMet (Корея).

Методика определения: В мерные колбы ёмкостью 25 мл приливали 1,0 мл (40 мкг/мл) раствора празеодима, 2 мл 0,001 М раствора реагента,  добавили 5,0 мл универсального буфера Бриттона-Робинсона (pH 3-4) и доводили до объёма колбы дистиллированной водой. Сняты спектры на спектрофотометре EMC-30PC-UV, l=1,0 см.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Спектры поглощения реагента и его комплекса с Pr(III). Сняты спектры светопоглощения реагента 2,7-динитрозо-1,8-дигидроксинафталин-3,6-дисульфокислоты и его комплекса с Pr(III). Рабочая длина волны 560 нм для комплекса 2,7-динитрозо-1,8-дигидроксинафталин-3,6-дисульфокислоты при рН 3,60 показала высокую чувствительность и контрастность (Dl=100нм). Оптимальный объем 1 × 10^-4 М раствора органического реагента 2,7-динитрозо-1,8 - дигидроксинафталин-3,6-дисульфокислоты  равно 2,0 мл. Этого количества реагента достаточно, чтобы связать в комплекс весь добавленный металл. Молярный избыток реагента в исследуемых растворах при использовании 2,0 мл 2,7-динитрозо-1,8 - дигидроксинафталин-3,6-дисульфокислоты моль(HR)/моль Me=2,0×10^-4/ 1,0×10^-4. Изучение подчинения растворов комплекса  Pr(III) с  2,7-динитрозо-1,8- дигидроксинафталин-3,6-дисульфокислоты закону Бугера-Ламберта-Бера проводили в найденных оптимальных условиях. Для этого приготовили растворы в мерных колбах на 25 мл, к переменным концентрациям раствора Pr(III) добавляли 10 мл универсального буферного раствора со значением рН=3,60, по 2,0 мл реагента (0,1%) и объем доводили до метки дистиллированной водой. Растворы перемешивали и измеряли оптические плотности  на спектрофотометре EMC-30PC-UV относительно раствора холостого опыта. Результаты измерений приведены на рис. 1.

Рисунок 1. Подчинение закону Ламберта-Бугера-Бера

Из рис. 1 видно, комплекс празеодима с реагентом 2,7-динитрозо-1,8 -дигидроксинафталин-3,6-дисульфокислоты подчиняется закону Бера в пределах 5-45,0 мкг в 25,0 мл раствора и дает возможность количественно определять празеодим (III).

Для установления селективности методики определения празеодима изучены концентрации ионов мещающих определению празеодима металлов. На определение Pr(III) не оказывают мешающего влияния (мкг): 40–Tl(III) и In(III), 60 – Zn(II), 80 – Cu(II), 20 – Fe(III),  5 – Ce(III), 20 – Mn(II), 26 –Bi(III),  60 – Cr(III),  80 – Ni(II), 10 – Co(III), 80 – Cd(II)  и 125 – Se(II). Все редкоземельные металлы затрудняют определение. Для отделения празеодима от редкоземельных металлов использовали экстракцию.

Методика проведения анализа. Найдены оптимальные условия экстракции празеодима с ди-2- этилгексилфосфорной кислотой: соотношение водной и органической фаз 20:1, при рН 1 (азотная кислота) коэффициент распределения равна 0,7, время экстрагирования 5 мин.  Анализируемый раствор, содержащий 14,1 мкг/мл празеодима и различные концентрации Sm(III) Lu(III), Gd(III), Ce(III), Nd(III), Dy (III), La (III), Sm(III), Ho(III), Er(III)  перемешивали, взбалтывали неоднократно и экстрагировали с 5,0 мл 0,1 М раствора Д2ЭГФК  в течение 25-30 мин. После расслаивания отбирали 5,0 мл органической фазы в пробирку с притертой пробкой (50,0 мл) и проводили реэкстракцию 5,0-10,0 мл 1,0 М раствором азотной кислоты в течение 10 мин. После проведения такой операции органическую фазу отделяют, а реэкстракт применяют для определения празеодима. При реэкстракции, что особенно важно и необходимо, должен быть обеспечен строгий количественный переход празеодима в водную фазу за одно действие, чтобы свести его потери до минимума. К аликвотной части анализируемого раствора добавляют фоновый электролит или универсальный буфер Бриттона-Робинсона и раствор празеодима с 2,7-динитрозо-1,8-дигидроксинафталин-3,6-дисульфокислотой. Результаты экстракционно-спектрофотометрического определения празеодима с 2,7-динитрозо-1,8-дигидроксинафталин-3,6-дисульфокислотой приведены в табл. 1.

Таблица 1.

Результаты экстракционно-спектрофотометрического определения 14,1 мкг празеодима (D=0,78) (Р = 0,95;n=3)

Установлено, что с помощью разработанного гибридного экстракционно- спектрофотометрического метода с большим успехом и высокими метрологическими характеристиками можно определить празеодим раствором2,7-динитрозо-1,8-дигидроксинафталин - 3,6 - дисульфокислоты в различных по природе сложных промышленных материалах и объектах окружающей среды.

Cписок литературы:

1. Ying Jie, Yu Ying ,Sun Hong Bo Ma, Yejin Fenxi.  Determination of lanthanum, cerium, praseodymium, neodymium and yttrium in aluminum-silicon piston alloy by inductively coupled plasma atomic emission spectrometry// Metallurgical Analysis 2018. 38(4):69-73
2. Naixing Wang Quanjie Men[...]Chuenbo Liu.  Simultaneous determination of praseodymium, neodymium, holmium and erbium in rare earth mixtures with ofloxacin // Journal of the Indian Chemical Society. September 2000. 77(9):424-427
3. Kirill V. Oskolok,  Oksana V. Monogarova,  Nikolai V. Alov.  Total Reflection X-Ray Fluorescence Determination of Rare Earth Elements in Mineral Water Using a Combined Preconcentration Technique // Analytical Letters. Volume 50, 2017 - Issue 18  Pages   2900-2907 | Received
4. S. B. Meshkova, A. V. Kiriyak[...]V. P. Antonovich.  Luminescence determination of praseodymium in solutions of its β-diketonates//  Journal of Analytical Chemistry. 2007 / 04 Vol. 62; Iss. 4
5. Naixing Wang, Xuezhen Ren[...]Xiaoru Liu.  Derivative spectrophotometric determination of praseodymium in rare earth mixtures with lomefloxacin // Talanta 2000 Mar 6;51(3):595-598.
6. Лурье Ю.Ю. Справочник по аналитической химии. М.:Химия. 2012.С. 267-275.
7. Qutlimurotova N.H., Smanоva Z.A., Nurmukhammadоv J., Karimov M. Cоnductоmetrical determinatiоn оf eurоpium(III) by sоlutiоn оf 2,7-dinitrоzо-1,8-naphthaline-3,6-disulphоacid. Журнал “Химия и химическая технология.” 2019, №1. С.60-65.