ЖУРНАЛ АНАЛИТИЧЕСКОЙ ХИМИИ, 2007, том 62, № 8, с. 811-813
УДК 543.4: 542.61:546.681
ОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИ
ФОТОМЕТРИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГАЛЛИЯ В ПРИСУТСТВИИ АЛЮМИНИЯ
© 2007 г. X. Д. Нагиев, Ф. В. Кулиева, |Д. Г. Гамбаров
Бакинский государственный университет, химический факультет 370148 Азербайджан, Баку, ул. 3. Халилова, 23 Поступила в редакцию 10.03.2006 г., после доработки 04.10.2006 г.
Изучено комплексообразование галлия(Ш) с 2,2',3,4-тетраокси-3'-сульфо-5'-нитроазобензолом в присутствии и в отсутствие 1,10-фенантролина. В присутствии 1,10-фенантролина образуется разноли-гандный комплекс с соотношением компонентов 1 : 2 : 1 и константной устойчивости ^ в = 15.5 ± 0.2. Изучено влияние рН, времени, температуры и концентрации компонентов на образование бинарного и разнолигандного комплексов галлия. Разработана методика фотометрического определения галлия(Ш) в присутствии алюминия(Ш).
Большинство методик фотометрического определения галлия, известных из литературы, характеризуются невысокой избирательностью, особенно по отношению к ионам алюминия(Ш) и индия(Ш) [1-5]. Нами разработаны высокоселективные методики определения ряда металлов с использованием разнолигандных комплексов с азосоедине-ниями на основе пирогаллола [6-9].
В данной работе предложена высокоизбирательная методика фотометрического определения галлия с использованием 2,2',3,4-тетраокси-3'-сульфо-5'-нитроазобензола и 1,10-фенантролина.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Стандартные 1 х 10-1 М растворы галлия готовили растворением рассчитанной навески металлического галлия в HClO4 по методике [10]. Рабочие 1 х 10-3 М растворы готовили разбавлением исходного дистиллированной водой перед употреблением.
Использовали 1 х 10-3 М водный раствор азосо-единения на основе пирогаллола - 2,2',3,4-тетраок-си-3'-сульфо-5'-нитроазобензола (R) и 1 х 10-2 М этанольный раствор гидрофобного азотсодержащего соединения - 1,10-фенантролина (Фен). Все использованные реагенты имели квалификацию не ниже ч.д.а. Для создания необходимой кислотности использовали ацетатно-аммиачные буферные растворы (рН 3-11) и HCl (рН 0-2).
Оптическую плотность растворов измеряли на спектрофотометре "Lambda-40" (фирмы "Perkin Elmer") и на фотоэлектроколориметре КФК-2 (l = = 1 см). Кислотность растворов контролировали рН-метром рН-121 со стеклянным электродом.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Спектры светопоглощения реагента и его комплексов с галлием(Ш) в присутствии и в отсутствие 1,10-фенантролина приведены на рис. 1. Поглощение реагента максимально при 405 нм (кривая 1), а его комплекса с галлия при 452 нм (кривая 2). При введении 1,10-фенантролина в раствор Ga(III)-R наблюдается батохромный сдвиг в спектре поглощения. Светопоглощение разнолигандного комплекса Ga-R-Фен максимально при 465 нм (кривая 3).
Комплекс галлия с реагентом образуется в интервале рН 0-6 (рис. 2), и его выход максимален при рН 2.0-3.0 (кривая 1). В присутствии 1,10-фе-нантролина максимальный выход комплексооб-разования сдвигается в кислую область - рНопт для разнолигандного комплекса Ga-R-Фен равен 0.5-1.2 (кривая 2). Спектры светопоглощения комплексов изучали на фоне контрольного опыта ^ и R + Фен соответственно). Установлено,
Л 1.0
0.8 0.6 0.4 0.2
350 400 450 500
550 600 X, нм
Рис. 1. Спектры светопоглощения реагента (1), двух-компонентного (2) и трехкомпонентного (3) комплек-
сов галлия при оптимальном рН. cGa = 4 х 10 5 М, cR =
8 х 10-5 М, сФен = 1.6 х 10-4 М, Lambda-40, l = 1 см.
-4
812
НАГИЕВ и др.
Рис. 2. Влияние рН на светопоглощение двух- (1) и трехкомпонентного (2) комплексов галлия при Хопт на фоне контрольного опыта. cGa = 4 х 10-5 М, cR = = 8 х 10-5 М, сфен = 1.6 х 10-4 М, КФК-2, l = 1 см.
что для бинарного и разнолигандного комплексов на фоне контрольного опыта оптическая плотность максимальна при 490 нм.
Комплексы галлия образуются сразу после смешивания растворов компонентов и устойчивы. Так, если бинарный комплекс устойчив в течение 2 ч и при нагревании до 60°С, то разноли-гандный комплекс устойчив в течение более суток и при нагревании до 80°С. Выход бинарного комплекса Ga-R максимален при концентрации реагента 8 х 10-5 М, и оптическая плотность раствора постоянна при 2.0-8.0-кратном молярном избытке реагента. Максимальный выход разнолигандного комплекса Ga-R-Фен наблюдается при концентрации реагента 8 х 10-5 М и 1,10-фе-нантролина 1.6 х 10-4 М соответственно. Оптическая плотность растворов комплекса Ga-R-Фен постоянна при 2.0-10.0-кратных молярных избытках реагента и 4.0-16.0-кратных избытках 1,10-фенантролина.
Использованы методы относительного выхода Старика-Барбанеля, сдвига равновесия и изо-молярных серий для определения соотношения реагирующих компонентов в комплексах [11]. Все методы показали, что соотношение компонентов в комплексах Ga-R и Ga-R-Фен соответственно равно 1 : 2 и 1 : 2 : 1. Методом Астахова
Результаты определения галлия(Ш) в присутствии алюминия(Ш) (введено 54 мкг Al(III), n = 5, P = 0.95)
Введено Ga(III), мкг Найдено Ga(III), мкг Sr Кратный избыток алюминия(Ш)
0.14 0.22 ± 0.08 0.140 386
0.28 0.29 ± 0.02 0.025 193
0.56 0.58 ± 0.03 0.023 96
1.12 1.08 ± 0.05 0.017 48
2.24 2.19 ± 0.08 0.014 24
2.80 2.83 ± 0.06 0.008 19
3.36 3.34 ± 0.05 0.006 16
определено число протонов, вытесняющихся при комплексообразовании и подтверждены указанные соотношения компонентов в комплексах [12].
Вычислены константы устойчивости бинарного и разнолигандного комплексов галлия(Ш). Для расчета константы устойчивости комплекса Ga-R использовали метод пересечения кривых; найдено, что lg в = 8.1 ± 0.1. Учитывая молярное соотношение компонентов в разнолигандном комплексе, вычислена его константа устойчивости. Установлено, что в присутствии 1,10-фенантро-лина примерно на семь порядков повышается устойчивость комплекса: lg в = 15.5 ± 0.2.
Градуировочный график линеен в диапазоне концентраций галлия(Ш) 0.14-3.36 мкг/мл для обоих комплексов. Молярные коэффициенты свето-поглощения при ^опт комплексов Ga-R и Ga-R-Фен соответственно равны (2.00 ± 0.08) х 104 и (2.10 ± ± 0.06) х 104.
Изучение влияния посторонних ионов на результаты определения галлия(Ш) показало, что в присутствии 1,10-фенантролина значительно увеличивается избирательность реакции. Определению галлия(Ш) не мешают более 5000-кратных количества щелочных, щелочноземельных и ред-
2—
коземельных металлов, HPO4 , цитрат- и тарт-
рат-ионов; 3000-кратные - Pb(II), Cd(II), U(VI), F-, ЭДТА, 1200-кратные - Mg(II), Co(II), Ni(II), In(III), Mn(II), Cr(III); 800-кратные - Sn(II), Ge(IV), Th(IV); 240-кратные - Al(III), Fe(III); 30-кратные -Tl(III); 17-кратные - In(III), Bi(III); 5-кратные -2-
Ti(IV), C2 O4 . Мешают эквивалентные количества Cu(II), V(V), Mo(VI) и W(VI). Напротив, определению галлия(Ш) в виде бинарного комплекса Ga-R сильно мешают ионы Cu(II), Ni(II), Al(III), In(III), Tl(III), Bi(III), Ti(IV), V(V), Mo(VI) и W(VI). Установлено, что при рН 0.5-1.2 алюминий практически не образует окрашенное соединение с реагентом и 1,10-фенантролином. Учитывая актуальность определения близких по свойствам одного из элементов в присутствии другого разработана методика фотометрического определения галлия в присутствии алюминия (таблица).
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Петрова ТВ, Матвеец И.А., Саввин СБ. // Журн. аналит. химии. 1986. Т. 41. № 2. С. 271.
2. Тихонов ВН., Павлова O.K. // Журн. аналит. химии. 1982. Т. 37. № 10. С. 1809.
3. Пятницкий ИВ, Боряк А.К, Коломиец Л.Л. // Журн. аналит. химии. 1986. Т. 41. № 12. С. 2199.
4. Шарма РЛ, Сингх Х.Б. // Журн. аналит. химии. 1988. Т. 43. № 6. С. 1037.
5. Умланд Ф, Янсен А., Тириг Д., Вюнш Г. Комплексные соединения в аналитической химии. М.: Мир, 1975. 531 с.
ЖУРНАЛ АНАЛИТИЧЕСКОЙ ХИМИИ том 62 < 8 2007
ФОТОМЕТРИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГАЛЛИЯ
6. Нагиев Х.Д., Гамбаров Д.Г., Мамедов ПР., Чыра-гов Ф.М. // Журн. аналит. химии. 2005. Т. 60. № 5. С. 468.
7. Нагиев Х.Д. // Журн. аналит. химии. 2004. Т. 59. № 10. С. 1033.
8. Нагиев Х.Д., Чырагов Ф.М., Гамбаров Д.Г, Муга-лова Г.Р. // Заводск. лаборатория. Диагностика материалов. 2003. Т. 69. № 10. С. 15.
9. Нагиев Х.Д., Чырагов Ф.М., Гюллярли У.А., Гамбаров Д.Г. // Заводск. лаборатория. Диагностика материалов. 2003. Т. 69. № 11. С. 13.
813
10. Коростелев П.П. Приготовление растворов для химико-аналитических работ. М.: Наука, 1964. 261 с.
11. Булатов МИ., Калинкин Н.П. Практическое руководство по фотометрическим методам анализа. Л.: Химия, 1986. 432 с.
12. Астахов К В., Вериникин В.Б., Зимин В.И., Зверь-кова А.Д. // Журн. неорган. химии. 1961. Т. 6. № 9. С. 2069.
Photometric Determination of Gallium in the Presence of Aluminum
Kh. D. Nagiev, F. V. Kulieva, and |D. G. Gambarov
Baku State University, ul. Khalilova 23, Baku, 370148 Azerbaijan
Abstract—The complexation of gallium(III) with 2,2',3,4-tetrahydroxy-3'-sulfo-5'-nitrobenzene in the presence of and without 1,10-phenanthroline was studied. In the presence of 1,10-phenanthroline, a mixed-ligand complex with the component ratio 1 : 2 : 1 and the stability constant log P = 15.5 ± 0.2 is formed. The effect of pH, time, temperature, and the concentration of components on the formation of the binary and mixed-ligand complexes of gallium was studied. A procedure was developed for the photometric determination of galli-um(III) in the presence of aluminum,(III).
ЖУРНАЛ АНАЛИТИЧЕСКОЙ ХИМИИ том 62 < 8 2007
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.