Инверсионно-вольтамперометрическое определение сурьмы

Целью данной работы явилось изучение электрохимического поведения сурьмы и сопутствующих ей в природе элементов, а также анализ продуктов черной и цветной металлургии на ее количественное инверсионно-вольтамперометрическое определение.

Нами установлена возможность определения сурьмы на фоне 0,25; 0,5 и 1,0 М Н₂С₂О₄ и показано, что во всех ее исследованных концентрациях на электроде она восстанавливается при потенциалах в диапазоне 0,65? +0,70 В. Электрохимическая реакция Sb (III) в таких оптимизированных условиях протекает необратимо, при этом предел её обнаружения составляет 0,2 мг/л, что для ИВ методов являются довольно большими концентрациями. Поэтому, проверена возможность использования солянокислого электролита в качестве фона в сочетании с выделением малорастворимых оксалатов исследуемых металлов, мешающих определению Sb (III). С этой целью её оксалатный комплекс обработали 6,0 М раствором HCl при кипячении в течение 5 мин. Полученный раствор использовали для ИВ определения сурьмы. Нами установлено, что градуировочный (калибровочный) график, полученный в этом электролите прямолинеен в диапазоне 0,02−10 мкг/л Sb.

На вольтамперограмме наблюдается пик, полученный при -0,15 В, потенциал, высота и ширина полуволны которого, совпадают с таковыми, для электрохимической реакции Sb (III) на фоне HCl, что указывает на то, что при обработке 6,0 М раствором HCl её оксалатный комплекс разрушается и образуется хлоридный комплекс. А это предвещает большие возможности для определения Sb в присутствии ионов различных посторонних металлов, образующих нерастворимые оксалатные комплексные соединения.

Необходимо подчеркнуть факт выделения оксалата меди, протекающего настолько полно, что можно определять Sb даже до 0,0005% в металлической Cu. Причем, не наблюдается потеря Sb, что подтверждено известным в аналитической химии способом «введено-найдено».

Правильность и воспроизводимость ИВ определения Sb проверены способом «введено-найдено», результаты которого приведены в таблице 4.6.

Таблица 4.6 Результаты инверсионно-вольтамперометрического определения Sb в присутствии посторонних мешающих катионов (Р=0,95; ± ДХ; n = 5).

Из данных таблицы видно, что при определении Sb (III) в присутствии Cu, Se, Te, Ti, Sc, Al, Co и As ее введённые количества соответствуют найденным, а относительное стандартное отклонение (S_r) не превышает 0,123, что свидетельствует о хорошей воспроизводимости и правильности разработанных ИВ методик.

Для устранения мешающего влияния Se, Te, Ti, Tl, Sc, Al, Co и As исследована возможность восстановления ионов этих металлов до элементного состояния. При использовании NaH₂PO₂ в 6,0 М растворе HCl, содержащем 0,25 М растворы указанных элементов достаточно быстро восстанавливающихся на электроде, образуя легко отделяемые от основной матрицы кристаллические осадки. Следует отметить, что при концентрации HCl ниже 6,0 М значительно уменьшается скорость выделения As в элементарном виде.

Гипофосфит натрия аналогично 0,2 М N₂H₄•HCl восстанавливает Sb (V) до Sb (III) и не влияет на протекание электрохимической реакции образования хлоридного комплекса Sb (III). Таким образом, изучая электрохимическое поведение Sb (III) и Sb (V), выявлена перспективность использования исследованных электролитов в качестве фоновых электролитов и буферных смесей в электроаналитической химии, содержащих H₂C₂O₄, HCl и NaH₂PO₂ .

Разработанная нами ИВ методика определения Sb в оптимизированных нами условиях уменьшает продолжительность анализа модельных бинарных, тройных и более сложных смесей с высокими содержаниями Cu, поскольку не требуется ее двукратного выделения с гидроксидом железа, отпадает также необходимость в специальном приготовлении стандартных растворов с целью проверки самой методики по ходу проведения анализа.

Полученные нами при анализе различных искусственных смесей экспериментальные результаты показали, что разработанные ИВ методики с большим успехом можно применять также и к анализу реальных Sb-содержащих материалов: катодной черновой меди, медных штейнов, шламов, электролитов и других объектов природного и антропогенного происхождений.