Амперометрическое титрование тория раствором β -гидроксиэтилимида

АННОТАЦИЯ

Показана возможность и оптимизированы условия амперометрического титрования тория β-гидроксиэтилимидом. Разработанная амперометрическая методика определение тория оценена метрологически, изучены мешающие факторы, результаты применены для анализа различных природных объектов.

ABSTRACT

Possibility of amperometric titration of thorium by β-hydroxiethyiimid was shown and also it`s conditions were optimised. Amperometric method of torium determination was elaborated and also was estimated from metrological point of view. Obtained results can be used at analysis of different natural objects.

Торий и его соединения применяются в различных областях науки, техники, промышленности и народного хозяйства и в большом объёме используются при создании высокотемпературной керамики, квантово-механических усилителей, лазеров, люминофоров, эмиссионных материалов, диэлектриков, твердых электролитов, мощных осветительных галогенных ламп, катализаторов и др. [5; 8; 6; 1].

В свете решения актуальных и важных проблем, связанных с мониторингом тория в различных по составу продуктах, изделиях и материалах представляет особый интерес разработка новых методик определения его микро- и следовых количеств, отличающихся улучшенными метрологическими характеристиками и аналитическими параметрами [4; 3; 2; 7].

Целью данного исследования явилось подбор условий и установление возможности амперометрическое титрование тория двумя индикаторными электродами по и анодному окислению β-гидроксиэтилимида.                     

Для получения поляризационных кривых β-гидроксиэтилимида и ее металлокомплексов с торием на различных по кислотно-основным свойствам фоновых электролитах и буферных смесях прежде всего необходимо исследовать их вольтамперное поведение на платиновом дисковом микроаноде поскольку это является основным критерием для успешного проведения амперометрического титрования (АТ) тория раствором β-гидроксиэтилимида.

В то же время выявленные вольтамперные характеристики β-гидроксиэтилимида  должны стать основой для его применения в качестве аналитического титранта на торий при его АТ. Определение тория в различных по природе объектах окружающей среды и производственных отходах является необходимой и актуальной задачей современной электроаналитической химии. Важное место в этом плане занимает амперометрия, отличающаяся высокой точностью и экспрессностью выполнения анализа, широкими верхними и нижними границами определяемых содержаний компонентов, основанная на законах полярографии и вольтамперометрии, где конечную точку титрования устанавливают по зависимости предельного анодного тока окисления реагента или катодного тока восстановления определяемого катиона от объёма (концентрации) израсходованного титранта – β-гидроксиэтилимида при постоянной разности потенциалов (∆Е) на твердом индикаторном  электроде. Выбор значения ∆Е, как правило, проводят по полярограммам или вольтамперограммам определяемого вещества (металла) и титранта (β-гидроксиэтилимид).

При проведении эксперимента нами было установлено, что наилучшие результаты АТ тория раствором β-гидроксиэтилимида получаются в сильнокислых сред и поэтому было реализовано его определение в различных по природе и концентрации фоновых электролитах и буферных смесях. Некоторые из полученных результатов по установлению степени влияния этого фактора на результаты амперометрического титрования тория раствором β-гидроксиэтилимида приведены в табл. 1.

Таблица 1

Результаты амперометрического титрования 20,00 мкг Th(IV) раствором β-гидроксиэтилимида на различных по природе и концентрации фоновых электролитах и буферных смесях (±DХ; Р=0,95)

Эксперименты показали, что из всех исследованных фоновых электролитов и буферных смесей наилучшие по форме кривые и достоверные результаты определения Th (IV) раствором β-гидроксиэтилимида  были получены на фоне 0,1 М аминоукусной кислоты (рН 1,50), и поэтому все последующие исследования проводили именно на этом фоновом электролите.

Изучено влияние напряжения, подаваемого на платиновые индикаторные электроды. Серии опытов, поставленных с целью выяснения характера влияния данного фактора на условия АТ тория раствором β-гидроксиэтилимидом, проводили при их концентрациях, равных 0,01 М в объёме титруемого раствора, равном 10,0 мл, при температуре исследуемого раствора 20±6 ⁰С. Для каждого значения напряжения титрование повторяли не менее четырех раз. Результаты показали, что оптимальное напряжение при определение тория ΔE равна 0,75 В.

С целью оценки степени селективности предлагаемых методик определения Th(IV)  раствором β-гидроксиэтилимида, а также для проверки возможности ее повышения введением в титруемый раствор  посторонних сопутствующих им в природе  катионов, была проведена серия опытов  исследованных металлов в присутствии возрастающих количеств ряда посторонних и мешающих катионов.  Установлено, что определению Th (IV) не оказывают мешающего влияния (мкг): 15  – In, 95 – Ni, 60  – Cu, 120  – Fe, 18  – Ce, 260  – Mn, 25  – Bi,  250 – Cr, 80 – Co, 70 – Cd, 220  – Se,  30  – Tl, 45 – Pa, 130 – Pt, 65  – Au, 150 – Hg и 75 – Ag.

В основу полученных экспериментальных данных по установлению влияния посторонних мешающих катионов на результаты определения тория раствором β-гидроксиэтилимида были положены модельные бинарные, тройные и более сложные смеси, результаты анализа которых  приведены в табл. 2.

Таблица 2

Результаты амперометрического титрования тория 0,02 М раствором β-гидроксиэтилимида в бинарных, тройных и более сложных модельных смесях (±DХ;Р=0,95)

Из данных табл. видно, что разработанные методики АТ Th (IV) вполне применимы к анализу реальных природных объектов и промышленных материалов, поскольку они отличаются от аналогичных  высокой  точностью, избирательностью и экспрессностью выполнения анализа.

Авторы выражают благодарность доценту кафедры органической химии химического факультета НУУз кандидату химических наук М. Юлдашевой за представленные реагенты.