Способ определения примеси железа в солях угольной кислоты и гидроксидах металлов

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРИМЕСИ ЖЕЛЕЗА В СОЛЯХ УГОЛЬНОЙ КИСЛОТЫ И ГИДРОКСИДАХ МЕТАЛЛОВ(71) Заявитель Государственное учреждение Республиканский научнопрактический центр гигиены(72) Авторы Соколов Сергей Михайлович Кремко Людмила Михайловна Малиновская Светлана Константиновна(73) Патентообладатель Государственное учреждение Республиканский научнопрактический центр гигиены(56) ГОСТ 10555-75. Реактивы и особо чистые вещества. Колориметрические методы определения примеси железа.28912 2, 2002.42282 2, 2004.1125542 , 1984.971802, 1982.880989, 1981.1571498 1, 1990.592757, 1978.(57) 1. Способ определения примеси железа в солях угольной кислоты и гидроксидах металлов, кроме солей и гидроксидов с катионами, вступающими в реакцию взаимодействия с пероксидом водорода, фотометрическим роданидным методом, включающий построение градуировочного графика зависимости оптической плотности раствора от содержания в нем железа, проведение анализа, определение массы железа в анализируемом растворе по градуировочному графику и расчет массовой доли железа в анализируемой соли, отличающийся тем, что навеску анализируемой соли массой 100,01 г смачивают 5 см 3 дистиллированной воды и при перемешивании обрабатывают соляной кислотой плотностью 1,17-1,19 г/см 3, предварительно разбавленной дистиллированной водой в соотношении 1,1 до полного растворения навески, прибавляют 1 см 3 избытка той же кислоты, полученный раствор кипятят в течение 2-3 минут, охлаждают до температуры 205 С, доводят объем раствора до 250 см 3 дистиллированной водой, отбирают для анализа 50 см 3 полученного раствора, прибавляют 2 см 3 вышеуказанного раствора соляной кислоты, 3-4 капли 3 -ного раствора пероксида водорода и 2 см 3 50 -ного раствора роданида калия или аммония, полученную смесь перемешивают и через 3 минуты проводят определение оптической плотности полученного раствора на фотоэлектроколориметре при длине волны 490-500 нм в кювете с толщиной оптического слоя 50 мм относительно контрольного раствора, содержащего 50 см 3 анализируемого раствора, 2 см 3 вышеуказанного раствора соляной кислоты,3-4 капли 3 -ного раствора перекиси водорода и 2 см 3 дистиллированной воды. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для построения градуировочного графика готовят серию градуировочных растворов объемом 50 см 3, содержащих 0,0025 0,005 0,01 0,02 0,03 0,05 и 0,07 мг железа, прибавляют к каждому из них по 2 см 3 соляной кислоты плотностью 1,17-1,19 г/см 3, предварительно разбавленной дистиллированной водой в соотношении 1 4-3 ,1 капли 3 -ного раствора пероксида водорода и 2 см 3 50 -ного раствора роданида калия или аммония, полученную смесь перемешивают и через 3 минуты прово 12589 1 2009.10.30 дят определение оптической плотности полученных растворов на фотоэлектроколориметре при длине волны 490-500 нм в кювете с толщиной оптического слоя 50 мм относительно контрольного раствора, содержащего 50 см 3 дистиллированной воды, 2 см 3 вышеуказанного раствора соляной кислоты, 3-4 капли 3 -ного раствора пероксида водорода и 2 см 3 дистиллированной воды, и по полученным данным строят градуировочный график зависимости оптической плотности от содержания железа в растворе. Изобретение относится к медицине, к разделу санитарно-химических исследований химических реактивов и технических препаратов, аналитической химии. В связи с тем, что железо входит в состав солей угольной кислоты и гидроксидов металлов в качестве примеси, то точное определение его содержания в реактивах и технических препаратах указанных соединений регламентировано требованиями ГОСТ или ТУ на выпускаемую продукцию. Известен фотометрический роданидный метод определения примеси железа в углекислом кальции с предварительным окислением железа азотной кислотой 1. При этом навеску препарата помещают в коническую колбу, смачивают дистиллированной водой,прибавляют растворы соляной и азотной кислот, перемешивают и кипятят в течение 1-2 минут. После охлаждения раствор переносят в мерную колбу, доводят до метки дистиллированной водой, отбирают часть полученного раствора, помещают ее в коническую колбу,прибавляют раствор азотной кислоты, кипятят 2-3 минуты. Охлажденный раствор переносят в мерную колбу, прибавляют растворы соляной кислоты и роданистого аммония, объем раствора доводят до метки дистиллированной водой, перемешивают и через 2 минуты снимают оптическую плотность раствора относительного контрольного раствора, не содержащего железа. По полученному значению оптической плотности, пользуясь предварительно построенным градуировочным графиком, находят массу железа в анализируемом растворе. Данный способ по отношению к заявляемому является аналогом. Однако отдельное приготовление контрольного раствора, многостадийность процедуры приводят к технологическому усложнению способа, снижению точности определения,а назначение способа для определения железа в кальции углекислом не позволяет распространить его на другие соли угольной кислоты и гидроксиды металлов. Известен способ определения железа в реактивах и особо чистых веществах фотометрическим роданидным методом с предварительным окислением железа пероксидом водорода 2. При этом 20 см 3 полученного раствора реактива помещают в коническую колбу,прибавляют 25 раствор соляной кислоты до получения рН 1 и 0,5 см 3 ее избытка, 2 см 3 3 раствора пероксида водорода и кипятят 2-3 минуты. Охлажденный раствор переносят в мерную колбу вместимостью 100 см 3, прибавляют 0,5 см 3 25 раствора соляной кислоты, 5 см 3 30 раствора роданистого аммония, объем раствора доводят до метки дистиллированной водой и через 2 минуты измеряют оптическую плотность раствора по отношению к контрольному раствору, не содержащему железа. По полученному значению оптической плотности, пользуясь предварительно построенным градуировочным графиком, находят массу железа в анализируемом растворе. Способ позволяет определять железо при содержании его в растворе от 0,002 до 0,04 мг. Данный способ по отношению к заявляемому является прототипом. Однако этот способ не применяется для определения железа в солях угольной кислоты и гидроксидах металлов, а многостадийность и, соответственно, длительность процедуры усложняют технологический процесс определения железа. Применение в качестве контроля при определении оптической плотности раствора, не содержащего железа, состав которого в описании не уточнен, может сказаться на точности определения железа, так как при этом не учитывается оптическая плотность раствора реактива без прибавления цветообразующего реагента. 2 12589 1 2009.10.30 Задачей заявляемого изобретения является создание унифицированного технологически простого способа определения железа в солях угольной кислоты и гидроксидах металлов. Поставленная задача достигается следующим образом. Предложен способ определения примеси железа в солях угольной кислоты и гидроксидах металлов, кроме солей и гидроксидов с катионами, вступающими в реакцию взаимодействия с пероксидом водорода, фотометрическим роданидным методом, включающий построение градуировочного графика зависимости оптической плотности раствора от содержания в нем железа, проведение анализа, определение массы железа в анализируемом растворе по градуировочному графику и расчет массовой доли железа в анализируемой соли, отличающийся тем, что навеску анализируемой соли массой 100,01 г смачивают 5 см 3 дистиллированной воды и при перемешивании обрабатывают соляной кислотой плотностью 1,17-1,19 г/см 3, предварительно разбавленной дистиллированной водой в соотношении 11,до полного растворения навески, прибавляют 1 см 3 избытка той же кислоты, полученный раствор кипятят в течение 2-3 минут, охлаждают до температуры 205 С, доводят до 250 см 3 дистиллированной водой, отбирают для анализа 50 см 3 полученного раствора,прибавляют 2 см 3 вышеуказанного раствора соляной кислоты, 3-4 капли 3 -ного раствора пероксида водорода и 2 см 3 50 -ного раствора роданида калия или аммония, полученную смесь перемешивают и через 3 минуты проводят определение оптической плотности полученного раствора на фотоэлектроколориметре при длине волны 490-500 нм в кювете с толщиной оптического слоя 50 мм относительно контрольного раствора, содержащего 50 см 3 анализируемого раствора, 2 см 3 вышеуказанного раствора соляной кислоты, 3-4 капли 3 -ного раствора пероксида водорода и 2 см 3 дистиллированной воды. При этом для построения градуировочного графика готовят серию градуировочных растворов объемом 50 см 3, содержащих 0,0025 0,005 0,01 0,02 0,03 0,05 и 0,07 мг железа, прибавляют к каждому из них по 2 см 3 соляной кислоты плотностью 1,17-1,19 г/см 3,предварительно разбавленной дистиллированной водой в соотношении 11, 3-4 капли 3 -ного раствора пероксида водорода и 2 см 3 50 -ного раствора роданида калия или аммония, полученную смесь перемешивают и через 3 минуты проводят определение оптической плотности полученных растворов на фотоэлектроколориметре при длине волны 490-500 нм в кювете с толщиной оптического слоя 50 мм относительно контрольного раствора, содержащего 50 см 3 дистиллированной воды, 2 см 3 вышеуказанного раствора соляной кислоты, 3-4 капли 3 -ного раствора пероксида водорода и 2 см 3 дистиллированной воды, и по полученным данным строят градуировочный график зависимости оптической плотности от содержания железа в растворе. Предлагаемый способ является универсальным для определения примеси железа в солях угольной кислоты и гидроксидах металлов, так как позволяет использовать для определения единый градуировочный график при одинаковой подготовке проб к анализу. Приготовление раствора анализируемой соли в дистиллированной воде в соотношении 125 (10 г/250 см 3), а также проведение технологического процесса описанным способом позволяют расширить диапазон определения содержания железа в объеме раствора соли, взятом для анализа, до 0,0025-0,07 мг, что соответствует его содержанию в солях от 0,000125 до 0,0035 , провести 2 параллельных измерения концентрации железа в полученном растворе, а также, в случае обнаружения его содержания, превышающего верхнюю границу диапазона градуировки, разбавить раствор и повторно измерить содержание железа, минуя операцию нового приготовления раствора, что приводит к сокращению времени и трудозатрат на повторное приготовление раствора соли. Проведение операции окисления железа (2) пероксидом водорода непосредственно в объеме раствора, взятом для анализа, без предварительного кипячения раствора позволяет сократить количество операций и, тем самым, упростить технологический процесс, сократить время проведения анализа. Измерение оптической плотности относительно контрольного раствора, содержащего раствор образца и реактивы, кроме роданида калия (роданида аммония), позволяет учесть цветность раствора соли, что приводит к повышению точности определения железа. 3 12589 1 2009.10.30 Пример 1. Для определения массовой доли железа в образце натрия двууглекислого (ГОСТ 215676) 100,01 г препарата помещают в химический стакан, смачивают 5 см 3 дистиллированной воды и осторожно прибавляют соляную кислоту плотностью 1,17-1,19 г/см 3, предварительно разбавленную дистиллированной водой в соотношении 11, до полного растворения навески, а затем 1 см 3 избытка той же кислоты, полученный раствор кипятят на электроплитке в течение 2-3 минут для удаления образующейся двуокиси углерода, после чего охлаждают до комнатной (205 С) температуры, переносят в мерную колбу объемом 250 см 3, доводят до метки дистиллированной водой и перемешивают. 50 см 3 полученного раствора, отмеренные цилиндром, переносят в коническую колбу, в которую последовательно добавляют 2 см 3 соляной кислоты плотностью 1,17-1,19 г/см 3, предварительно разбавленной дистиллированной водой в соотношении 11, 3-4 капли 3 раствора пероксида водорода, 2 см 3 50 раствора роданида калия или роданида аммония, перемешивают и через 3 минуты измеряют оптическую плотность раствора относительно контрольного раствора, содержащего 50 см 3 раствора реактива, 2 см 3 соляной кислоты плотностью 1,17-1,19 г/см 3, предварительно разбавленной дистиллированной водой в соотношении 11,3-4 капли 3 раствора пероксида водорода и 2 см 3 дистиллированной воды. По полученному значению оптической плотности, пользуясь предварительно построенным градуировочным графиком, находят массу железа в анализируемом растворе в мг. При превышении массы железа во взятом для анализа объеме раствора верхней границы диапазона градуировки объем раствора, взятый для анализа, уменьшают, разбавляют дистиллированной водой до 50 см 3 и проводят определение железа. Для построения градуировочного графика в мерной колбе вместимостью 1 дм 3 готовят основной стандартный раствор, содержащий 0,1 мг /см 3 путем растворения в 0,8635 г железоаммонийных квасцов (ГОСТ 4205-77) и 2 см 3 соляной кислоты плотностью 1,17-1,19 г/см 3 в дистиллированной воде. Путем 10-кратного разведения основного раствора дистиллированной водой в мерной колбе получают рабочий раствор, содержащий 0,01 мг /см 3. Для приготовления серии градуировочных растворов 0,25 0,5 1,0 2,0 3,0 5,0 7,0 см 3 рабочего раствора вносят в мерные колбы емкостью 50 см 3 и доводят до метки дистиллированной водой, что соответствует содержанию 0,0025 0,005 0,01 0,02 0,03 0,05 и 0,07 мг . Растворы переносят в конические колбы, прибавляют к каждому по 2 см 3 соляной кислоты плотностью 1,17-1,19 г/см 3,предварительно разбавленной дистиллированной водой в соотношении 11, 3-4 капли 3 раствора пероксида водорода, затем по 2 см 3 50 раствора роданида калия или роданида аммония, выдерживая экспозицию, равную 3 минутам, до измерения оптической плотности. Оптическую плотность раствора измеряют относительно контрольного раствора, содержащего 50 см 3 дистиллированной воды, 2 см 3 соляной кислоты плотностью 1,17-1,19 г/см 3,предварительно разбавленной дистиллированной водой в соотношении 11, 3-4 капли 3 раствора пероксида водорода и 2 см 3 дистиллированной воды для уравнивания объема с градуировочными растворами. По полученным данным строят градуировочный график зависимости оптической плотностиот содержания железа в растворе . В заданном диапазоне содержания железа в анализируемом объеме раствора график носит линейный характер (фигура). Массовую долю железа в образце натрия двууглекислого (, ) находят по формуле 100,11000 где- масса железа в объеме раствора, взятом для анализа, найденная по градуировочному графику, мг- общий объем раствора, см 3 1 - объем раствора, взятый для анализа, см 3 М - масса навески образца, г 4 12589 1 2009.10.30 1000 - коэффициент перевода найденного значения массы железа из мг в г 100 - коэффициент пересчета найденного значения массы железа на 100 г образца. Пример 2. Для определения массовой доли железа в образце гидроокиси калия (ГОСТ 24363-80) 100,01 г препарата помещают в химический стакан, смачивают 5 см 3 дистиллированной воды и осторожно прибавляют соляную кислоту плотностью 1,17-1,19 г/см 3, предварительно разбавленную дистиллированной водой в соотношении 11, до полного растворения навески, затем 1 см 3 избытка той же кислоты, полученный раствор кипятят на электроплитке в течение 2-3 минут для полного протекания реакции нейтрализации, затем охлаждают до комнатной (205 С) температуры, переносят в мерную колбу объемом 250 см 3, доводят до метки дистиллированной водой и перемешивают. 50 см 3 полученного раствора, отмеренные цилиндром, переносят в коническую колбу, в которую последовательно добавляют 2 см 3 соляной кислоты плотностью 1,17-1,19 г/см 3, предварительно разбавленной дистиллированной водой в соотношении 11, 3-4 капли 3 раствора пероксида водорода, 2 см 3 50 раствора роданида калия или роданида аммония, перемешивают и через 3 минуты измеряют оптическую плотность раствора относительно контрольного раствора, содержащего 50 см 3 раствора реактива, 2 см 3 соляной кислоты плотностью 1,17-1,19 г/см 3, предварительно разбавленной дистиллированной водой в соотношении 11, 3-4 капли 3 раствора пероксида водорода и 2 см 3 дистиллированной воды. По полученному значению оптической плотности, пользуясь предварительно построенным градуировочным графиком(пример 1, фигура), находят массу железа в анализируемом растворе в мг. Массовую долю железа в образце гидроокиси калия (, ) находят по формуле 100,11000 где- масса железа в объеме раствора, взятом для анализа, найденная по градуировочному графику, мг- общий объем раствора препарата, см 3 1 - объем раствора, взятый для анализа, см 3 М - масса навески образца, г 1000 - коэффициент перевода найденного значения массы железа из мг в г 100 - коэффициент пересчета найденного значения массы железа на 100 г образца. При превышении массы железа во взятом для анализа объеме раствора верхней границы диапазона градуировки, объем раствора, взятый для анализа, уменьшают, разбавляют дистиллированной водой до 50 см 3 и проводят определение железа. Для оценки правильности определения железа с помощью предлагаемого способа к навескам двууглекислого натрия и гидроокиси калия добавляли стандартный раствор железа в количестве 0,1 мг/10 г и далее проводили определение железа согласно описанию. Результаты, полученные при определении железа в образцах натрия двууглекислого и гидроокиси калия до и после внесения стандартного раствора железа приведены в таблице. Содержание железа в натрии двууглекислом и гидроокиси калия до и после внесения железа Найдено железа Найдено железа в навеске после до внесения стандартного Введено Анализируемый внесения стандартного раствора раствора железа,препарат мг/10 г всего,добавки,к ввемг/10 г мг/10 г мг денному Натрий 0,06 0,0006 0,1 0,16 0,1 100 двууглекислый Гидроокись калия 0,08 0,0008 0,1 0,179 0,099 99 5 12589 1 2009.10.30 Таким образом, достигаемый технический результат заявляемого способа заключается в создании унифицированного технически простого фотометрического роданидного способа определения железа в солях угольной кислоты и гидроксидах металлов с окислением железа пероксидом водорода, сокращении времени определения за счет сокращения операций подкисления раствора образца после его растворения и предварительного окисления железа пероксидом водорода, расширении диапазона определяемых концентраций железа с 0,002-0,04 мг до 0,0025-0,07 мг в объеме раствора препарата, взятом для анализа,повышении точности определения за счет учета цветности раствора препарата при использовании в качестве контрольного аликвоты раствора образца. Источники информации 1. ГОСТ 4530-76. Реактивы. Кальций углекислый. Технические условия. 2. ГОСТ 10555-75 (СТ СЭВ 1748-79). Реактивы и особо чистые вещества. Колориметрические методы определения примеси железа. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 6