Количественное определение Bi3+ при помощи нового реагента: натриевой соли 4-фенилсемикарбазон-1,2-нафтохинон-4-сульфокислоты

     Полученные  результаты представлены на рис.1, таблица 1. (см. прил.) 
 
 

Определение максимумов поглощения лиганда и комплекса.

  Для определения максимумов поглощения лиганда и комплекса висмута с лигандом были приготовлены 2 раствора. Концентрация лиганда в растворе равно 8·10-5 М, конецентрация висмута в растворе 4·10^-5 М.

В результате полученных данных максимум поглощения лиганда равен 420 нм, максимум поглощения комплекса висмута с лигандом 510 нм. Имеет место батохромный сдвиг с гиперхромным эффектом. 

     Полученные  результаты представлены на рис.2 таблица 2 (см. прил.) 

Методы  определения состава  комплекса.

 
 

     Для определения состава комплекса  были использованы два метода: метод изомолярных серий и метод насыщения.

       Для определения состава комплекса  методом насыщения были приготовлены  серии растворов, когда концентрация  металла постоянна и когда  концентрация лиганда постоянна.  Для этих растворов была снята оптическая плотность при Λ = 510 нм, l = 1см, относительно + (1:40).

     На  основании расчетов был построен калибровочный график лиганда. 

Полученные  результаты представлены на рис.3, рис.4. Таблица 3, 4 (см. прил.) 

     Для определения состава комплекса методом изомолярных серий была приготовлена серия растворов с концентрациями висмута от 0,8·10^-5 М до   8·10^-5  М, в колбе V = 25 мл. Была снята оптическая плотность при Λ=510 нм, l = 1 см, относительно + (1:40).

     Полученные  результаты представлены на рис.5, таблица 5 (см. прил.)

По полученным данным  был определен состав комплекса-1:2. 

Определение оптимальных условий  комплексообразования 

   Для определения оптимального pH комплексообразования была снята зависимость оптической плотности от pH. Были приготовлены растворы, отвечающие составу комплекса 1:2, с начальными концентрациями металла и лиганда равными 2∙ M, в колбе V = 25 мл. Значения pH  устанавливались с помощью растворов HNO₃ и NaOH. Оптическая плотность была снята при Λ =510 нм, l=1см, относительно + (1:40).

     Полученные  результаты представлены на рис.6, таблица 6 (см. прил.) 

     Была  определена устойчивость комплекса  во времени в водно-этанольном и  водно-этанольном растворе содержащем 20% DMF. Были приготовлены растворы, отвечающие составу комплекса 1:2, с начальными концентрациями металла 4·10^-5 М,  и лиганда равной 8·10^-5 М, в колбе V=25 мл. Оптическая плотность была снята при Λ=510 нм, l=1см, относительно + (1:40). 

     Полученные  результаты представлены на рис.7, таблица 7 (см. прил.) 
 

     Была  определена устойчивость комплекса  во времени в водно-этанольном и  водно-этанольном растворе содержащем 20% DMF. Были приготовлены растворы, отвечающие составу комплекса 1:2, с начальными концентрациями металла 4·10^-5 М,  и лиганда равной 8·10^-5 М, в колбе V=25 мл. Оптическая плотность была снята при Λ=540 нм, l=1см, относительно + (1:40). 
 

     Полученные  результаты представлены на рис.6 (см. прил.) 

Калибровочный график для комплекса  Bi+Lig. 
 

Растворы готовились в колбах объемом 25 мл, до метки растворы доводили раствором азотной кислоты  до рН=1,86 . Оптическая плотность снималась  в кювете толщиной  l= 1 см относительно раствора азотной кислоты. 
 

     Полученные  результаты представлены на рис.8, таблица 8 (см. прил.) 
 

Определение висмута в сплаве Розе и Вуда.

1.Приготовление  раствора сплава:

 Раствор  сплава готовят растворением  навески в HNO3 (конц.) при нагревании. При этом: 

               3Sn + 4HNO3 (конц.) + H2O → 3H2SnO3↓ + 4NO↑ 

               2NO + O2 → 2NO2↑ 

2. Определение висмута в сплаве спектрофотометрическим методом (по калибровочному графику)

     Полученные  результаты представлены на рис.9 и 10. таблица 9,10 (см. прил.) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Расчет  погрешности для  калибровочного графика. 

1. По значениям  оптической плотности и ξ из уравнения  кривой рассчитывается концентрация и  масса висмута в растворе.

 
 

C=A/Е·l ,  

где А – оптическая плотность

      Е – молярный коэффициент светопоглощения

      L – толщина слоя. 

mi = C·V·M, где M(Bi)=208,98 г/моль

V=1л

mi=0,82·10^-5 ·1·208,98=1,569 мг 

2. Вычисляется среднее практическое значение массы

 

m_ср=∑mi/n

m_ср1=(1,569+1,559+1,578)/3=1,568 мг 

3. Дисперсия результатов вычисления по следующей  формуле:

 
 

S=√∑di2/(n-1), где di=mi-mср

S=√[(1,568-1,569)²+(1,568-1,559)²+(1,568-1,578)²]/2=0,0095 

4. Рассчитывается  стандартное отклонение среднего значения массы.

 

Sx=S/√n

Sx=0,0095/√3=0,0055 

5. Вероятностная ошибка δ=±tp,f·Sx вычисляется для 2 степеней свободы и доверительной вероятности 0,95. При этом  коэффициент Стьюдента t=4,303.

 

δ=4,303·0,0055=0,02 

6. Относительное отклонение:

 

Sr=Sx/mср

Δ,%=tp,f·Sr·100%

Sr=0,0035

Δ,%=4,303·0,0035·100%=1,5% 
 
 
 

См. приложение табл. 11. 
 
 
 
 

III.Выводы

1. Были изучены кривые светопоглощения натриевой соли 4-фенилсемикарбазон-1,2-нафтахинон-4-сульфокислоты. Полоса поглощения наблюдается при Λ= 420 нм в водно-этанольном растворе при рН=1,86.

 

2. Спектрофотометрическим  методом были изучены условия комплексообразования натриевой соли 4-фенилсемикарбазон-1,2-нафтахинон-4-сульфокислоты с ионами висмута. Найдено, что максимальная устойчивость комплекса наблюдается при pH=[1,5 до 3,0] в водно-этанольном растворе, а увеличению устойчивости во времени способствует введение в водно-этанольный раствор добавок DMF. Был определен состав комплекса, который соответствует отношению 1:2.

 
 

3. Натриевая соль 4-фенилсемикарбазон-1,2-нафтахинон-4-сульфокислоты может быть использована в качестве реагента для количественного определения соли висмута спектрофотометрическим методом в скислой среде (рН=[1,8-2,5]) и предлагается методика их определения в спалвах.

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

IV.Библиография 

1. http://vismut.info/history.php

2. Химическая  энциклопедия: в 5 т. / Кнунянц И.  Л. (гл. ред.). — Москва: Советская  энциклопедия, 1988. — Т. 1. — С. 379-380. — 623 с. — 100 000 экз.

3. «Определение висмута в рудах и геологических концентратах»

Глызина Татьяна Святославовна, Томский политехнический университет, Химико-технологический факультет,Томск, Россия 2008

4. ГОСТ 21877.6-76 Баббиты  оловянные и свинцовые. Методы  определения висмута. 01.03.1988

5.Г. Шарло,  Методы аналитической химии, Изд.  «Химия» с. 590. (1965)

6. N. M. Lisicki, D. F. Boltz, Anal. Chem., 27 (1955)

7. Борисова Л.  В., Ермакова А. Н. Аналитическая  химия рения (серия: Аналитическая  химия элементов). М.: Наука, 1974г.  102 стр

8. Кошкин  Н. В. // Журнал аналитической химии, 1958г. т.13. № 3. Стр. 308-311.

9. Васильев  В. П. Аналитическая химия. М.: ВШ, 1989г. 320 стр.

10. K.L.Cheng, Anal. Chem., 26, 1977 (1954)

11.  D u b s к у J. V., Oka с A., Trtilek J. Mikrochemie, 17, 332—343 (1935).

12. http://toxikachem.ru/veschestva-izoliruemyie-mineralizatsiey/soedineniya-vismuta-2/

13. «Аналитическая  химия висмута»: А.И.Бусев Академии  наук СССР 1953 стр.116-129

14. Технический  словарь Том IV

15. Зеликман А.Н., Коршунов Б.Г. Металлургия редких металлов. – М.: Металлургия, 1991.

16. Химия  и технология редких и рассеянных элементов. Ч. ІІІ. -  М.: Высшая школа, 1976, -  320 с.

17. Глинка  Н. Л.  Общая  химия. – Л.: Химия, 1988. – 702 с.

18. Некрасов  Б. В. Основы общей химии т.1. – М.: Химия, 1973.

19. Химическая  энциклопедия в 5 т. / под ред.  И. Л. Кнунянца. – М.:  Советская энциклопедия,  1990

20. . Гринштейн В. Я., «Докл. АН СССР», 1962, том 147, № 5, стр. 1083-1085.

21. Royals Е. Е.; Advanced organic chemistry, 1956, p. 660.

22. Chemistry of carbon compounds, ed. by Е. Rodd, vol.1, pt A, Amst., 1951, p. 526, 536;

23.  Reddy N. S., Reddy A. V. Indian J. Chem. Sect. A. 1982, 21(11), 1076.

24. Gard B. S. Jain V.K. //Microchem J., 1988. V. 38. Р. 144-169.

25. Stankoviansky S.,Carsky J., Beno A. // Chem. Zvesti., 1969. V. 23. P. 589.

26. Столяров К. П.; Кондратенок Б. М.; Григорьев Н. С.; Гладилович Д. Б. «Ж. Анал. Хим.», 1984, 39(2), 290-294.

27. Пилипенко А. Т., Тулюпа М. Ф. – Константы диссоциации некоторых тиосемикарбазонов, Журнал общей химии, 1987, том 57, вып. 2.

28. . Китаев Ю. П., Бузыкин Б. И. «Гидразоны». – М.: Наука, 1974, стр. 348.

29. Альберт  А., Сержент Е. Константы ионизации  кислот и оснований.- М.; Л.: Химия, 1964 стр. 64-86.

30. В. П. Керенцева, И. С. Мустафин, М. Д. Липанова. В сб.: «Применение органических реактивов в анализе». Саратов 1968, стр. 46.

31. М.  И. Булатов, И. П. Калинкин: «Практическое  руководство по фотоколориметрическим  и спектрофотометрическим методам  анализа» Изд.3; Изд. «Химия», 1972.

32. И.  И. Остромысленский ЖРФХО, 42. 1332, 1500 (1910); Ber., 43, 197 (1910)., 44, 268 (1911).

33. .П. Комарь, Труды Ин-та химии ХГУ, том 8, 1951, стр.37.

34. Л. П. Адамович, ЖНХ, 4, 1552 (1959). 

35. H. Specker, M. Gremer, Z. anal. Chem., 167, 110 (1959); Angew. Chem., 71, 492 (1959).

36. Cano Pavon J. M., Pino F. Talanta., 1973. V.20. Р. 339.

37.Cano Pavon J. M., Pino F. // Anal. Lett., 1974. V. 7. P. 159.

38. Bendido D.P., Pino F. // Microchim. Аcta., 1976. V. 1.  Р. 613.

39. Stankoviansky S., Carsky J., Beno A., Dolnicova Е. // Сhem. Zvesti., 1968. V. 22. Р. 50.

40. Yamaguchi S., Uesugi К. // Anal. Sci., 1986. V. 2. № 2. Р. 149-152.

41.E. Sudo, J.Chem. Soc.Japan, 75, 1291 (1954).

42. В.П.  Живописцев, Н.И. Зенкова, Изв.  естеств. научного ин-та Пермск. Ун-та, 14,4,77 (1960)

43. И.  Стары, экстракция хелатов, перев.  С англ. Ю.А. Золотова. Изд. «Мир»,1966

44.Е.Б.  Сендел, колориметрические методы  определения следов металлов, перев.  С англ. Г.В. Корпусова под ред.  В. Н. Прусакова, Изд. «Мир», 1964.

45.Ю.  И. Усатенко, А.М. Аришкевич, А.  Г. Ахметшин, Зав. Лаб., 31,788 (1965).

46. Г.  Шарло, Методы аналитической химии. Изд. «Химия», 1966.

47. H. Onishi, N. Ishivatari,Talanta, 8, 753 (1961).

48. А.А.  Алимова, В.Д. Безуглый, ЖАХ, 19, 97 (1964)

49. А.  И. Бусев, Усп. Хим., 21, 1502 (1952)

50. Tables of Spectrofotometric Absorption Data of Compounds Used for Colorimetric Determonation of Elements, London, 1963.

51. А.К.  Бабко, А. Т. Пилипенко, Колориметрический  анализ, Госхимиздат, 1951.

52. M. Malat, Z. anal. Chem..,187,404 (1962).

53. Ю.Ю. Лурье, Л.Б. Гинзбург, Зав. Лаб. 15, 21 (1949).

54. E. Asmus, Z. anal. Chem.. 142 (1954).