способ определения платины в водных растворах методом инверсионной вольтамперометрии по пику селективного электроокисления ptxpby
Классы МПК: | G01N27/48 использующие полярографию, те измерение изменений тока при медленных изменениях напряжения |
Автор(ы): | Горчаков Эдуард Владимирович (RU), Устинова Эльвира Маратовна (RU) |
Патентообладатель(и): | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2012-03-14 публикация патента:
27.08.2013 |
Изобретение относится к аналитической химии, а именно к способам определения содержания ионов металлов для определения в питьевых и природных водах методом инверсионной вольтамперометрии (ИВ). Способ определения платины в водных растворах методом инверсионной вольтамперометрии по пику селективного электроокисления Pt xPby заключается в том, что платину (IV или II) переводят в растворе в хлоридный комплекс и проводят вольтамперометрическое определение. Согласно изобретению накопление ионов платины проводят на графитовом электроде в перемешиваемом растворе в присутствии ионов свинца (II) в течение 60-120 секунд с последующей регистрацией анодных пиков селективного электроокисления свинца из интерметаллического соединения PtxPby при скорости развертки потенциала 50-150 мВ/с при потенциалах электролиза минус 0,8 В на фоновом электролите 1 М HCl, концентрацию ионов платины определяют по высоте анодного пика свинца на вольтамперной кривой в диапазоне потенциалов от 0,0 до плюс 0,2 В относительно насыщенного хлоридсеребряного электрода методом добавок аттестованных смесей. Изобретение обеспечивает возможность снизить предел и нижнюю границу определяемых содержаний платины (IV) по пику электроокисления свинца из интерметаллического соединения PtxPb y, полученному после электроконцентрирования бинарного осадка платина-свинец на графитовом электроде методом ИВ. 2 пр., 2 табл., 2 ил.
Формула изобретения
Способ определения платины в водных растворах методом инверсионной вольтамперометрии по пику селективного электроокисления Pt xPby, заключающийся в том, что платину (IV или II) переводят в растворе в хлоридный комплекс и проводят вольтамперометрическое определение, отличающийся тем, что проводят накопление ионов платины на графитовом электроде в перемешиваемом растворе в присутствии ионов свинца (II) в течение 60-120 с с последующей регистрацией анодных пиков селективного электроокисления свинца из интерметаллического соединения PtxPby при скорости развертки потенциала 50-150 мВ/с при потенциалах электролиза минус 0,8 В на фоновом электролите 1 М HCl, концентрацию ионов платины определяют по высоте анодного пика свинца на вольтамперной кривой в диапазоне потенциалов от 0,0 до плюс 0,2 В относительно насыщенного хлоридсеребряного электрода методом добавок аттестованных смесей.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к аналитической химии, а именно к способам определения содержания ионов металлов для определения в питьевых и природных водах методом инверсионной вольтамперометрии (ИВ).
Известен метод вольтамперометрического определения платины на ртутно-графитовом электроде. При определении используется прием концентрирования платины в сплав со ртутью. [Колпакова Н.А., Шифрис Б.С., Швец Л.А., Кропоткина С.В. «Определение платиновых металлов и золота методом инверсионной вольтамперометрией» // Журнал аналитической химии. - 1991. - Т.46. - Вып.10. - С.1910-1913.]. Предел обнаружения составляет 2·10-2 мг/дм 3. Недостатком метода является использование токсичной ртути.
Известен метод определения платины в рудном материале методом инверсионной вольтамперометрии с использованием ртутно-графитового электрода [Смышляева Е.А., Колпакова Н.А., Каминская О.В. «Вольтамперометрическое определение платины в золоторудном сырье» // Химия и химическая технология. - 2002, - Т.45. - Вып.3. - С.94-96]. Предел обнаружения составляет 1·10-2 мг/дм3. Недостатком метода является использование токсичной ртути.
Для определения платины в водном растворе известен метод инверсионной вольтамперометрии на 0,1 М HCl на стеклоуглеродном электроде [Колпакова Н.А., Борисова Н.В., Невоструев В.А. «Природа положительного анодного пика тока на вольтамперной кривой в инверсионной вольтамперометрии бинарных систем платина-металл» // Журнал аналитической химии. - 2001. - Т.56. - № .8. - С.835-838.]. (прототип). Определение платины проводят по следующей методике. В качестве фонового электролита используют раствор 0,1 М HCl. Электроосаждение проводилось при потенциале для свинца Еэ=-1,2 В, время накопления и скорости развертки потенциала не указаны. Определение платины (IV) методом инверсионной вольтамперометрии возможно по пику электроокисления свинца из интерметаллического соединения (ИМС) с платиной. Недостатком метода является низкая чувствительность 0,4 мг/дм3 .
В работе была поставлена задача снизить предел и нижнюю границу определяемых содержаний платины (IV) по пику электроокисления свинца из интерметаллического соединения Pt xPby, полученном после электроконцентрирования бинарного осадка платина-свинец на графитовом электроде методом ИВ.
Поставленная задача достигается тем, что проводят накопление ионов платины на графитовом электроде в перемешиваемом растворе в присутствии ионов свинца (II) в течение 60-120 секунд с последующей регистрацией анодных пиков селективного электроокисления свинца из интерметаллического соединения PtxPb y при скорости развертки потенциала 50-150 мВ/с при потенциалах электролиза минус 0,8 В на фоновом электролите 1 М HCl, концентрацию ионов платины определяют по высоте анодного пика свинца на вольтамперной кривой в диапазоне потенциалов от 0,0 до плюс 0,2 В относительно насыщенного хлоридсеребряного электрода методом добавок аттестованных смесей.
Новым в способе является то, что для получения полезного сигнала, зависящего от концентрации платины (IV или II), используется процесс электроокисления свинца из ИМС платины со свинцом.
В предлагаемом способе впервые установлена способность осадка платины со свинцом окисляться с поверхности ГЭ. В качестве индикаторного применяли ГЭ модифицированный свинцом (в прототипе применяли стеклоуглеродный электрод). Использование таких электродов обусловлено высокой химической и электрохимической устойчивостью графита, широкой областью рабочих потенциалов, а также простотой механического обновления поверхности и требованиям техники безопасности. Нижняя граница определяемых содержаний по данному методу составила 1·10-2 мг/дм 3 (в прототипе 0,4 мг/дм3).
Результаты определения платины из ИМС на ГЭ модифицированным свинцом приведены в таблице 1 и 2. Как видно из таблиц, максимальная погрешность измерений составляет порядка 15%. Расчет определяемых концентраций платины проводится по методу «Введено-найдено».
Проводят накопление ионов платины (IV или II) на поверхность графитового электрода в перемешиваемом растворе в присутствии ионов свинца (II) в течение 60-120 с при потенциале электролиза минус 0,8 В. При потенциале минус 0,8 В анодный пик достигает своего предельного значения. Дальнейшее увеличение потенциала электролиза вызывает пассивацию поверхности электрода водородом и количество свинца электровосстановленного на поверхности ГЭ снижается, что приводит к искажению формы или уменьшению пика ИМС свинца с платиной, поэтому выбирался потенциал электролиза минус 0,8 В. Измерения проводились на фоне 1 М HCl, с последующей регистрацией анодных пиков в накопительном режиме и съемки вольтамперограмм при скорости развертки 50-150 мВ/с. Концентрацию ионов платины (IV или II) определяют по высоте анодного пика свинца в диапазоне потенциалов от 0,0 до плюс 0,2 В относительно насыщенного хлоридсеребряного электрода (нас. х.с.). На фиг.1 представлены вольтамперные кривые электроокисления осадка PtxPby с поверхности ГЭ модифицированного свинцом. Кривая 1 - фон 1М HCl, содержащий CPb(II)=0,5 г/дм3, кривая 2 - CPt(IV) =0,02 мг/дм3, кривая 3 - CPt(IV)=0,04 мг/дм 3.
Таким образом, установленные условия впервые позволили количественно определять содержание ионов платины (IV или II) на основе реакции селективного электроокисления свинца из интерметаллического соединения (ИМС) PtxPb y, полученного на стадии предварительного электроконцентрирования в интервале 1·10-2-10 мг/дм3 (фиг.2).
Предлагаемый вольтамперометрический способ позволил существенно улучшить метрологические характеристики анализа платины (IV или II); повысить чувствительность определения (1·10 -2 мг/дм3), что на полтора порядка ниже по сравнению с прототипом.
Примеры конкретного выполнения:
Пример 1 (фиг.1). Измерения были проведены на искусственных смесях. 10 мл фонового электролита (1М HCl) помещают в кварцевый стаканчик. Не прекращая перемешивания, проводят электролиз раствора, при Еэ=-0,8 В и при э=100 сек, снимают вольтамперную кривую электроокисления при скорости развертки 100 мВ/с. Затем добавляют аттестованный раствор Pb (II) 0,5 мл из 1 г/дм3 и проводят электрохимическое концентрирование осадка при аналогичных условиях. Отсутствие пиков на вольтамперной кривой в интервале от 0,0 до плюс 0,2 В свидетельствует о чистоте фона. Вносят добавку стандартного образца платины 0,02 мл из 1 мг/дм3, регистрируют аналитический сигнал платины при потенциале накопления -0,8 В. Затем вносят еще одну добавку стандартного образца платины 0,02 мл из 1 мг/дм3 и регистрируют аналитический сигнал платаны при аналогичных условиях. По разнице токов пиков свинца вычисляют концентрацию платины в растворе. Пик тока свинца регистрируют в диапазоне потенциалов от 0,0 до 0,2 В (отн. нас. х.с.э.).
Пример 2. Измерения платины были проведены в водопроводной воде (таблица 2). 100 мл раствора помещают в коническую колбу и выпаривают до минимального объема. Количественно переносят раствор в кварцевый стакан объемом 20 мл и добавляют 37% HCl, чтобы в 10 мл водного раствора концентрация по соляной кислоте составила 1М, для перевода солей платины в хлориды.
Снимают фоновую кривую: 10 мл фонового электролита (1М HCl) помещают в кварцевый стаканчик, добавляют аттестованный раствор Pb (II) 0,5 мл из 1 г/дм3, не прекращая перемешивания, проводят электролиз раствора, при Еэ=-0,8 В и при э=100 сек, снимают вольтамперную кривую электроокисления при скорости развертки 100 мВ/с. Отсутствие пиков на вольтамперной кривой в интервале от 0,0 до плюс 0,2 В свидетельствует о чистоте фона.
Добавляют аликвотную часть 1-2 мл полученного раствора и снимают вольтамперную кривую электроокисления при потенциале накопления -0,8 В. Затем вносят добавку стандартного образца платины 0,02 мл из 1 мг/дм3 и регистрируют аналитический сигнал платины при потенциале накопления -0,8 В. По разнице токов пиков свинца вычисляют концентрацию платины в растворе. Пик тока свинца регистрируют в диапазоне потенциалов от 0,0 до 0,2 В (отн. нас. х.с.э.).
Таким образом, впервые установлена способность количественного анализа платины по пикам селективного электроокисления свинца из интерметаллического соединения PtxPby.
Способ может быть применен в любой химической лаборатории, имеющей компьютеризированные анализаторы типа СТА, ТА или полярограф.
Предложенный способ может быть использован для определения платины в водных растворах.
Таблица 1 | ||||
Результат определения платины (IV) в фоновом электролит | ||||
Введено CPt, мг/л | Найдено CPt, мг/л | n | Sr, (t0,95) | ,% |
0,02 | 0,02±0,002 | 5 | 0,0009 | 10 |
0,2 | 0,24±0,028 | 5 | 0,01 | 15 |
Таблица 2 | |||
Результат определения платины (IV) в водопроводной воде | |||
Объект исследования | Содержание Pt в растворе, мг/дм3 | Найдено Pt, мг/дм3 | Sr, (t 0,95) n=8 |
Водопроводная вода | 0,001 | 0,0099±0,0023 | 0,001 |
Класс G01N27/48 использующие полярографию, те измерение изменений тока при медленных изменениях напряжения