Влияние солей калия на условия дистилляции индия, цинка, олова и сурьмы при их спектральном определении методом иодидной возгонки

ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН

2006, том 49, №8

АНАЛИТИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

УДК:546.32

М.Т.Газиева, Е.А.Пометун, Х.Б.Кабгов , А.С.Джулаев ВЛИЯНИЕ СОЛЕЙ КАЛИЯ НА УСЛОВИЯ ДИСТИЛЛЯЦИИ ИНДИЯ, ЦИНКА, ОЛОВА И СУРЬМЫ ПРИ ИХ СПЕКТРАЛЬНОМ ОПРЕДЕЛЕНИИ МЕТОДОМ ИОДИДНОЙ ВОЗГОНКИ

Одной из актуальных задач аналитической химии является определение с высокой точностью микропримесей элементов в природном сырье. Для этого применяются различные приемы, направленные на улучшение основных характеристик в атомно-эмиссионном спектральном анализе, что достигается благодаря направленным термохимическим реакциям га-логенирования в условиях угольной дуги.

Использование реакций галогенирования приводит к образованию легколетучих гало-генидов по сравнению с малолетучими исходными металлами, содержащимися в анализируемых пробах. В частности, в работах [1-6] предложены методы спектрального анализа, основанные на применении реакций хлорирования и иодирования, которые позволяют снизить предел обнаружения ряда элементов. При этом в качестве соединений, обеспечивающих благоприятные условия возбуждения спектров, применяют соли калия или натрия [7,8].

В настоящей работе приведены результаты изучения влияния солей калия на условия возбуждения и парообразования индия, цинка, олова и сурьмы методом иодидной возгонки. Цель исследования - найти условия наиболее эффективного и полного извлечения изучаемых элементов из основы исследуемых порошков при их последующем спектральном определении.

Экспериментальная часть

Исследуемые порошки на основе кремнезема, содержащие по 0.01% индия, цинка, олова и сурьмы смешивали с равным количеством иодирующего реагента (N^1) и различные концентрации карбонатов, сульфатов и пиросульфатов калия от 10 до 30% с угольным порошком и без него. Приготовленные смеси по 100 мг вводили в полость малых камерных электродов (МКЭ) [6]. При этом в верхнюю часть электрода заранее помещали небольшой тампон из ваты, пропитанной насыщенным раствором сульфата аммония и высушенной при комнатной температуре. Обработанная таким образом вата не сгорала в высокотемпературных условиях угольной дуги, а обугливалась, предотвращая выброс порошка в момент включения дуги. Нижнюю часть электрода плотно закрывали таким же тампоном из ваты после введения исследуемого порошка.

Разогрев электродов и возбуждение к свечению продуктов реакции осуществляли в вертикальной угольной дуге переменного тока силой 18 А в течение 60 сек. Спектры фотографировали на фотопластинках "спектрографические" тип 1. Фотометрирование аналитических линий индия (1п I 325.6) цинка (2п I 324.5 нм), олова (Бп I 303.4) и сурьмы (БЬ I 287.7) проводили на микрофотометре МФ-2. По результатам фотометрирования строили графики и диаграмму зависимости изменений почернений линий (ДБ = Бл- Бф) от состава порошков.

Результаты и их обсуждение

Из рис. 1 и 2 (кривая 1) видно, что независимо от содержания сульфата и пиросульфата калия выход паров изучаемых элементов в плазму разряда остается практически постоянным в отсутствии угольного порошка. Подобный эффект, но менее ярко выраженный, наблюдали, когда в зоне реакции увеличивали содержание карбоната калия (рис. 3, кривая 1). По видимому, наличие в зоне реакции (МКЭ) карбоната калия и компонента основы БЮ2 приводит к их взаимодействию, продуктом которого является силикат калия:

БЮ2 + К2СО3 = К^Юз + СО2 ,

который имеет температуру плавления = 1049 К. Поэтому образующийся расплав уменьшает поступление паров изучаемых элементов в плазму разряда.

д§

Рис.1. Зависимость изменений почернений линий изучаемых металлов: сурьмы (1) в отсутствии угольного порошка; олова, цинка, сурьмы (2) и индия (3) при наличии угольного порошка.

Рис.2. Зависимость изменений почернений линий изучаемых металлов: сурьмы (1) в отсутствии угольного порошка; олова, цинка, сурьмы (2) и индия (3) в присутствии угольного порошка.

Рис.3. Зависимость изменений почернений линий индия, олова, цинка и сурьмы (1) в отсутствии угольного порошка (1) и тех же элементов (2) в присутствии угольного порошка.

Однако, несмотря на отсутствие угольного порошка в зоне реакции при наличии сульфата и пиросульфата калия, исследуемые металлы (рис.1 и 2, кривые 1) более интенсивно поступали в межэлектродный промежуток (по сравнению с рис. 3, кривая 1). Это связано с тем, что вероятность взаимодействия сульфата и пиросульфата калия с оксидом кремния меньше, чем с карбонатом натрия [9].

Подтверждением этому является опыт, когда в зону реакции вводили карбонат калия с углем (рис.3, кривая 2). Очевидно, последние, предотвращая образование расплава, способствовали поступлению исследуемых элементов в плазму разряда.

Совершенно иной характер почернений линий исследуемых элементов наблюдается при наличии в полости камерного электрода сульфата и пиросульфата калия с угольным порошком. Как видно (рис.1 и 2, кривые 2 и 3), изучаемые элементы интенсивно поступают в плазму разряда, что, по-видимому, объясняется не только условиями парообразования, но и возбуждения.

Было обнаружено, что в получаемых спектрах наблюдаются интенсивные линии калия, хотя сульфат калия имеет Ткип. = 2300 К (выше, чем в МКЭ). Вероятно, присутствие

угольного порошка ведет к разложению в полости электрода сульфата и пиросульфата калия

до легколетучего металла калия (Ткип.= 1000 К) по реакциям:

К2Б04 + С = 2К + СО + БОэ

^20? + С = 2К + СО + 2Б0э

Это вполне вероятно, поскольку в условиях эксперимента (МКЭ) поступление калия возможно только в виде металла.

Рис.4. Диаграмма зависимости олова, цинка, сурьмы и индия от состава вводимых в основу порошков солей калия: К2СО3 (1), К2СО3+С (2), ^04 (3), ^04+С (4) и ^От+С (5).

Высказанное предположение подтверждают и данные рис. 4, на котором представлена диаграмма зависимости почернений линий олова, цинка, сурьмы и индия от содержания в исследуемых порошках различных солей калия. Видно, что присутствие пиросульфата калия приводит к более выраженному положительному эффекту по сравнению с наличием карбоната и сульфата калия. Это объясняется образованием по реакции (3) большого количества газообразных продуктов, которые создают повышенное давление в зоне реакции, выполняя роль газа-носителя, и обеспечивают более полное и эффективное поступление изучаемых элементов в плазму разряда.

Не менее важным фактором, приводящим к увеличению интенсивности линий исследуемых элементов, являются условия возбуждения паров в источнике света. Как было отмечено, совместное присутствие солей калия с угольным порошком приводит к их разложению по реакции 2 и 3, в результате чего восстановившийся калий интенсивно поступает в плазму разряда. Вызванное этим снижение температуры источника света обеспечивает не только благоприятные условия возбуждения спектра изучаемых линий, но и увеличивает время пребывания паров в плазме разряда.

Выводы

Изучено влияние солей калия на почернения аналитических линий олова, цинка, сурьмы и индия при их атомно-эмиссионном спектральном определении методом иодидной возгонки. Спектрографические данные показали, что наиболее эффективная дистилляция исследуемых элементов из малых камерных электродов осуществляется при добавлении к ио-дируюшему реагенту сульфата или пиросульфата калия с угольным порошком.

Работа выполнена при поддержке МНТЦ, проект Т-1163.

Таджикский государственный медицинский Поступило 7.07.2006 г.

университет им. Абуали ибн Сино,

*

Институт химии им.В.И.Никитина АН Республики Таджикистан

ЛИТЕРАТУРА

1. Газиева М.Т., Пометун Е.А. - Сб. научных статей 51-ой годичной научно-практической конференции с международным участием "Вода и здоровье человека". - Душанбе, ТГМУ, 2003, с.26.

2. Газиева М.Т., Пометун Е.А. - Вестник Авиценны. Душанбе, ТГМУ, 2004, с.120.

3. Газиева М.Т., Пометун Е.А. - Башк. хим. ж., 2004, т.11, №3, с.34.

4. Газиева М.Т. - Башк. хим. ж., 2004, т.11, №3, с.34.

5. Давыдова З.М., Газиева М.Т., Пометун Е.А., Корешина Ю.Б. - ДАН ТаджССР, 1972, т.15, №5, с.43.

6. Пометун Е.А., Газиева М.Т., Редлер И.О., Хидирова Т.А. - Ж.аналит.химии, 1977, т.32, с. 1318.

7. Русанов А.К. Основы количественного анализа руд и минералов. - М.: Недра, 1971, 187с.

8. Кульская О.А., Козак С.А. Спектральное и спектрохимическое определение редких, малых и породообразующих элементов. - Киев: Наукова думка, 1972, 201с.

9. Будников П.П., Гистлинг A.M. Реакции в смесях твердых веществ. - М.: Стройиздат, 1971, 374с.

М.T.Fозиева, ЕА.Пометун, Х.К.Кабгов, A.C-Чулаев TAЪCИРИ HAМAK^GИ ^ЛИЙ БA ШAРGИTИ TAЦTИPИ ИНДИЙ,

^AЛЪAГЙ BA CУРМA ^НТОМИ МУAЙЯН НAМУДAНИ GH^G TABACCУTИ TAБXИРИ ^ДОД^И TAPH^AH CПEKTРAЛЙ

Даp макола таъсиpи намакх,ои калий ба сиёхшавии хатх,ои аналитикии кдлъагй, сypма ва индий даp мавpиди мyайян намyдани онх,о тавассyти табхиpи иодии таpик;аи спектpалии атомии эмиссионй омухта шyдааст. Нишон дода шyдааст, ки такі^и аъза-лии хоках,ои тахдикшаванда даp электpоди хypди камеpй хднгоми ба pеагенти иодиpо-ни x,амpоx, намyдани сyлфат ё пиpосyлфати калий ба даст оваpда шyдааст.

M.T.Gazieva, E.A.Pometun, H.K.Kabkov, A.C.Julaev INFLUENCE OF POTASSIUM SALTS ON DISTILLATION CONDITIONS OF INDIUM, TIN, ZINC AND ANTIMONY AT THEIR SPECTRAL DETERMINATION BY THE METHOD OF IODIDE DISTILLATION

Investigated the influence of potassium salts on darkening of analytical lines of tin, antimony, zinc and indium at their atomic emissive determination by a method of iodine distillation. Spec-trographically showed, that the most effective distillation of researched elements from small chamber electrodes is carried out by add to iodine reagent of sulfate or pyrosulphate of potassium.