CC BY
19
УДК 543-4:543.054:543.427.4 Прокопенко Ю.Р., Кузнецов В.В.
ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ КОНЦЕНТРИРОВАНИЯ СТРОНЦИЯ(П) И БАРИЯ(П) СООСАЖДЕНИЕМ ДЛЯ ИХ РЕНТГЕНОФЛУОРЕСЦЕНТНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ
Прокопенко Юлия Романовна, студент 3 курса факультета естественных наук, e-mail: [email protected]; Кузнецов Владимир Витальевич, д.х.н., профессор, заведующий кафедрой «Аналитическая химия», e-mail: [email protected];
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева», Москва, Россия 125047, Москва, Миусская пл., д. 9.
В данной работе показана возможность применения приёма концентрирования соосаждением с использованием органических реагентов для определения содержания стронция(П) и бария(П) в пробах с помощью рентгенофлуоресцентного анализа.
Ключевые слова: стронций, барий, нитхромазо, соосаждение, рентгенофлуоресцентный анализ.
RESEARCH OF POSSIBILITIES OF CONCENTRATION OF STRONTIUM(II) AND BARIUM(II) BY COPRECIPITATION FOR X-RAY FLUORESCENCE DETERMINATION
Prokopenko Y.R., Kuznetsov V.V.
D. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russia
This paper is dedicated to the possibility of application of concentration by using coprecipitation with organic reagents to determine the content of strontium(II) and barium(II) in samples usingX-Ray Fluorescence Spectroscopy.
Keywords: strontium, barium, nitchromazo, coprecipitation, X-Ray Fluorescence method.
Общая характеристика метода
Рентгенофлуоресцентный анализ (РФА) — один из современных методов физического анализа, используемый для обнаружения и определения веществ с целью получения данных об их элементном составе, то есть его элементного анализа.
Данный метод анализа, используют для определения элементов от Ве до и с концентрацией, лежащей в диапазоне от 0.0001% до 100% в пробах различного происхождения. Особенностью метода является возможность качественного анализа одновременно с определением количественного состава достаточно малых образцов проб с погрешностью ~10-2%. С помощью РФА можно определять элементы, находящиеся в виде порошков, твердых и жидких материалов [1]. РФА является неразрушающим методом определения элементного состава - анализ пробы проводится без разрушения образца.
Метод рентгенофлуоресцентного анализа основан на получении и анализе характеристического спектра, получаемого при облучении исследуемых проб рентгеновским излучением.
Этот метод спектрометрии построен на зависимости интенсивности вторичного
флуоресцентного излучения пробы от концентрации элемента в образце. При облучении образца потоком рентгеновского излучения, возникает
характеристическое излучение атомов, которое пропорционально количеству веществ в пробе
(количественная характеристика). Излучение разлагается в спектр и при помощи детекторов и электроники измеряется его интенсивность. Качественный и количественный анализ может получают математической обработкой полученного спектра: по спектральному составу вторичного излучения получают сведения о качественном составе исследуемого образца. Это возможно в связи с наличием собственных характеристических линий у каждого элемента.
Характеристическое излучение является результатом высокоэнергетических переходов электронов в электронных оболочках атомов. Переход электронов из L-слоя в К-слой ^^К-переход) соответствует излучению самой «мягкой», т.е. наиболее длинноволновой линии Ка. Переход М^-К соответствует излучению более «жесткой» линии Кр, далее следует линия Ку (Ы^К-переход) и т.д. Все эти линии появляются благодаря тому, что в первоначальном состоянии атом имел дырку в К-оболочке. Принято все линии (Ка, Кр, Ку и т.д.) объединять в так называемую К-серию. Аналогично, если первоначальная дырка образована в L оболочке, то переходы электронов с внешних оболочек также дадут линии Lа (М^^переход), Lp (Ы^^переход) и т.д., которые образуют L-серию. [2]
В данной работе для аналитического концентрирования элементов был использован метод соосаждения их в виде хелатов с органическими реагентам в присутствии индифферентных соосадителей [3]. Он основан на
соосаждении микрокомпонентов в виде комплексов с органическим соосадителем. Удобен в тех случаях, когда для анализа требуются твердые образцы вещества.
Эффективность соосаждения с органическими коллекторами очень высока: практически полное выделение микрокомпонента возможно даже для систем, в которых соотношение микро- к макрокомпоненту составляет 1:1015 [4].
Для исследования концентратов в данной работе использовался рентгенофлуоресцентный
энергодисперсионный анализатор EDX3600B (Skyray, USA).
Приемы работы и обработки данных эксперимента
В ходе исследовательской работы была проведена серия опытов с использованием реагента нитхромазо (рис. 1). Способ концентрирования стронция соосаждением с реагентом нитхромазо, однако со спектрофотометрическим окончанием, впервые описан в работе [5].
Рис 1. Реагент нитхромазо Методика эксперимента
В химический стакан объёмом 100 мл поочередно вносили растворы солей исследовавшихся элементов, реагент, буферный раствор, раствор соли органического катионного красителя и индифферентный соосадитель-пленкообразователь поливинилбутираль в виде спиртового раствора. После добавления каждой позиции смесь тщательно перемешивалась. Для стабилизации образовавшегося золя добавляли 0,12 мл 1%-го раствора желатина. По окончании добавления всех компонентов образовавшийся золь выдерживали 15 мин и затем фильтровали через круглый бумажный фильтр, изготовленный из фильтровальной бумаги «синяя лента». Высушенные концентраты использовали в качестве излучателя, регистрировали интенсивность излучения при определенных значениях энергии и длины волны, указанных в таблице 1.
Таблица 1. Энергии и длины волн и Ва [2]
Эл-т Е, кэВ X, Ä
Sr Ка= 14,165; Kß=15,836 Ka=0,875; Kß=0,782
Ba La=4,466;Lß=4,828; Ly=5,531; Li=3,954 La=2,776;Lß=2,567; Ly=2,242; Li=3,135
Для 8г(П) лучших результатов удалось достичь при использовании реагента нитхромазо в комбинации с родамином 6Ж при рН=12. Ионы Бг(11), взаимодействуя с нитхромазо в щелочной среде, образуют комплексное соединение, структура которого приведена на рис. 2 (Ва(11) аналогично) [6].
Рис 2. Комплекс $г(П) с нитхромазо, образующегося в щелочной среде, рН=12.
Объемы использованных для соосаждения реагентов, а также их концентрации, указаны в таблице 2. Спектр, полученный при анализе концентрата методом РФА, представлен на рис. 3.
Таблица 2. Объемы используемых реагентов при
№ Компонент Объём, мл
1 Sr(II), 1 мкг/мл 10
2 NaOH, 10-2М 5
3 H2O, дист. 5
4 Нитхромазо, 0,1% 2
5 Желатин, 1% 1
6 Родамин 6Ж, 0,1% 4
7 ПВБ, 6,3*10-4%, этанол 0,12
Рис. 3. Рентгенофлуоресцентный спектр $г(П), 10 мкг;
Нитхромазо 0,1%, 2 мл + родамин 6Ж 0,1%, 4мл; рН=12
Для Ва(11) лучшим оказалось сочетание нитхромазо с бриллиантовым зеленым при рН=5.
Ионы Ва(11), вступая в реакцию с нитхромазо в кислой среде, образуют комплексное соединение, структура которого приведена на рис. 4 (8г(П) аналогично) [5].
Рис 4. Комплекс Ва(11) с нитхромазо, образующегося в кислой среде, рН=5.
Объемы использованных для соосаждения реагентов указаны в таблице 3. Спектр, полученный при анализе концентрата методом РФА, представлен на рис. 5.
Таблица 3. Объемы используемых реагентов при _соосаждеиии Ba(II) _
№ Компонент Объём, мл
1 Ва(11), 1 мкг/мл 10
2 Ацетатный буферный р-р 5
3 Н20, дист. 5
4 Нитхромазо, 0,1% 2
5 Желатин, 1% 1
6 Бриллиантовый зелёный, 2% 2
7 ПВБ, 6,3*10-4%, этанол 0,12
Рис. 5. Рентгенофлуоресцентный спектр Ba(II), 10 мкг; Нитхромазо 0,1%, 2 мл + бриллиантовый зелёный 2%, 2мл; pH=5
В обоих случаях наблюдалось равномерное распределение осадков по поверхности фильтра. Это является показателем образования мелких частиц
осаждаемого вещества. После оптимизации условий, метод предполагается использовать для концентрирования и определения Sr(II) и Ba(II) в пробах морской воды.
Выводы
1. Методом рентгенофлуоресцентного анализа изучено соосаждение комплексов Sr(II) и Ba(II) с органическим реагентом нитхромазо. Исследовано влияние используемых реагентов, а также условий осаждения на интенсивность пиков.
2. Практически подтверждена возможность соосаждения ионов Sr(II) и Ba(II) с этими реагентами, использование которых позволяет получать пригодные для исследования рентгенофлуоресцентным методом концентраты-излучатели.
Список литературы
1. Лосев Н. Ф., Смагунова А. Н. Основы рентгеноспектральнофлуоресцентного анализа — М. : Химия, — 1982. — C. 10—17.
2. Van Grieken R., Markowicz A.A. (Eds.) Handbook of X-Ray Spectrometry 2nd edition, Revised and Expanded - Marcel Dekker, 2002, 985 pages
3. Пат. RU2623194C1, РФ: Кузнецов В.В., Шалимова Е.Г., Агудин П.С., Беспалов Е.Л., Способ рентгенофлуоресцентного определения микроэлементов с концентрированием соосаждением. 22.06.2017, Бюл. N 18.
4. Кузьмин Н. М., Золотов Ю. А.. Концентрирование следов элементов. - М.: «Наука», 1988 - 268 с.
5. Кузнецов В.В. Нитхромазо как реагент на ионы стронция и бария в среде смешанных растворителей.-Дисс....канд. хим. наук: МХТИ им. Д.И.Менделеева. 1969. -178 с. C.134.
6. Саввин С. Б. Органические реагенты группы арсеназо III. М., Атомиздат, 1971, 352 стр.
