Г Левицька, О Білик, Л Лубенська, О Копоть - Вольтамперометрія арсеназо i торону та кислотного хром синього т у присутності іонів - страница 1

Страницы:
1 

ВІСНИК ЛЬВІВ. УН-ТУ

Серія хім. 2005. Bun. 46. С. 118-123

VISNYKLVIV UNIV. Ser. Khim. 2005. No 46. P. 118-123

УДК:543.552+547.55633

ВОЛЬТАМПЕРОМЕТРІЯ АРСЕНАЗО I, ТОРОНУ ТА КИСЛОТНОГО ХРОМ СИНЬОГО Т У ПРИСУТНОСТІ ІОНІВ Zr (IV)

Г. Левицька , О. Білик, Л. Лубенська, О. Копоть

Львівський національний університет імені Івана Франка, вул. Кирила і Мефодія, 6, 79005 Львів, Україна e-mail:bilyk_oksana@mail.ru

Вольтамперометрично вивчили полярографічну активність торону та кислотного хром синього Т. Дослідили взаємодію Zr (IV) з арсеназо I, тороном, кислотним хром синім Т у широкому діапазоні pH, концентрацій, швидкості поляризуючої напруги.

Ключові слова: вольтамперометрія, арсеназо I (Арі), торон (Тор), кислотний хром синій Т (КХС), цирконій.

Азобарвники успішно використовують як органічні реагенти для вольтампе-рометричного визначення багатьох металів [1-5]. Особливо цікавлять азосполуки, які містять арсоногрупу та о,о'-дигідроксизаміщені азобарвники. Серед представників таких сполук відомі арсеназо I, торон і кислотний хром синій Т. Арсеназо I раніше детально вивчили і використали для вольтамперометричного визначення РЗМ (III) [6]. Аналітична хімія цирконію характеризується переважно спектрофотометрич­ними методами аналізу, які не відзначаються високою чутливістю, селективністю та експресністю. Вимоги до цього елемента зростають, що зумовлено широким вико­ристанням його сполук і стопів. Мета нашої праці - дослідити вольтамперометричну поведінку торону, кислотного хром синього Т і арсеназо I та їх взаємодії з Zr (IV).

Дослідження проводили на цифровій ВА установці в поєднанні з персо­нальним комп'ютером [7] з використанням триелектродної електролітичної комірки, де робочий електрод - ртутний крапаючий, електрод порівняння - насичений каломе-левий, допоміжний - платинова дротина. Розчинений кисень з електролітичної комірки усували очищеним аргоном протягом 10-15 хв.

Вихідний стандартний розчин Zr (IV) (Ы0-2М) отримували розчиненням нава­жки солі ZrOCl2-8H2O кваліфікації ч.д.а. в 2 М HCl та доведенням до відповідного об'єму цією ж кислотою. Розчин був стандартизований комплексонометрично [8].

Вихідні стандартні розчини барвників (1-10-3М) готували з реактивів кваліфікації ч.д.а., розчиненням точної наважки Ар! у двічі перегнаній воді, а Тор та КХС у водно-спиртових розчинах.

Робочі розчини готували з вихідних розчинів, розвівши їх у мірних колбах двічі перегнаною водою.

У межах pH 0,6-3,0 відновленню Тор відповідає три піки: Р2 (Ер=-0,23-0,38 В), Р3 (Ер=-0,47-0,56 В), Р4 (Ер=-0,57-0,66 В). При pH 3,5 виникає передпік Р1 (Ер=-0,08В). При подальшому збільшенні pH піки Р2, Р3 та Р4 поступово зменшу­ються і при pH>6,0, як і у випадку з Ар^ відновленню Тор відповідає один пік (Ер=

© Левицька Г., Білик О., Дубенська Л. та ін., 2005

Jl, МкА      -0,378 (Р2)

Рис. 1. Полярограми торону СТор=4-10"5М, и=0,5В/с; 1 - pH=2,7; 2 - pH=5,1; 3 - pH=8,5

=-0,35-0,55 В) (рис. 1). На вольтамперограмах Тор простежується анодний пік, при потенціалі -0,12 В, який зменшується зі збільшенням pH розчину. З пониженням кислотності розчину процес відновлення барвника утруднюється. Максимальне значення сили струму піків відновлення торону Р2, Р3, Р4 простежується в межах pH 2,0-4,0 і pH 7,5-8,0 для піка Р1 (рис. 2).

Рис. 2. Залежність сили струму піків відновлення торону від pH,

СТор=4-10"5М: 1 - піка Р1; 2 - піка Р2; 3 - піка Р3; 4 - піка Р4

Для з'ясування природи струмів відновлення торону вивчили залежність густини струмів піків від швидкості зміни поляризуючої напруги. Швидкість змінювали від 0,1 до 3 В/с. Збільшення швидкості зміни поляризуючої напруги спричиняє зміщення піків відновлення в катодну область потенціалів і зростання їх струмів. Для кількісної оцінки розрахували критерій швидкості (табл. 1). Струм відновлення піка Р1 змінює свою природу від адсорбційної до дифузійної, а Р2 - від адсорбційної до кінетичної. Природа струму відновлення піків Р3 і Р4 ускладнена адсорбційними явищами ( як і у випадку з Арі).

Таблиця 1

Значення критерію швидкості процесу відновлення торону СТор=4-10-5М

pH

ПІК

3,1

5,1

8,0

Р1

0,91

0,54

Р2

0,66

0,21

Р3

0,85

0,67

Р4

0,86

0,67

Характер зміни вигляду полярограм і природи струму відновлення корелює зі зміною форм існування Тор. Пік Р1 виникає при pH, коли у рівновазі існують форми H3Ind- та H2Ind2-, але процес відновлення ускладнений адсорбційними явищами. З по-дальшим зростанням pH, коли форма H3Ind- зникає, відновлення Тор полегшується (один пік Р2 дифузійної природи). Формі H3Ind- відповідає пік P2, а пік P1 - H2Ind2- і HInd3-.

При додаванні до розчинів Ар! і Тор розчину Zr (IV) у межах pH 0,8-10,0 (Zr (Г^-АрЦ і pH 0,5-8,0 (Zr (^-Тор) простежується зменшення сили струму піків відновлення АрI і Тор. Крім того, на вольтамперограмах у присутності іонів Zr (IV) в межах pH 0,9-1,5 (Zr (IV)-Ар^ та pH 2,7-4,5 (Zr (Р/)-Тор) виникає пік Р' при потенціалах -0,18 В та -0,14 В відповідно (рис. 3). У випадку АрI пік Р' є невисоким, перекривається з Р1 і Р2, а вимірювання його Е та I утруднене. Тому цей пік непри­датний для аналізу. Розрахували метрологічні характеристики визначення Zr (IV) за зменшенням піків відновлення АрI та Тор, а також за піком Р' у випадку використання Тор (табл. 2).

Таблиця 2

Метрологічні характеристики визначення Zr(IV) з використанням АрI (pH 2,5) та Тор (pH 3,5) при постійній концентрації барвника Сбар=4-10-5М; и=0,5В/с

Характеристика

Zr(IV)-АрI за Р1

Zr(IV)-Тор за Р1

Zr(IV)-Тор за Р'

Рівняння градуйо­ваного графіка

I=4,81-2,11105C

I=7,42-7,67-103C

I=0,09+9,06-103C

Дисперсія градуйо­ваного графіка, S02

2,07-10-2

1,40-10-4

4,11-10-4

Коефіцієнт кореляції, R

0,9886

0,9981

0,9956

Нижня межа визначення Сн, М

1,11 - 10-5

5,09-10-6

4,82-10-6

а б Рис. 3. Загальний вигляд полярограм: а) ЛгІ у відсутності (1) і у присутності (2) іонів Zr (IV);CArI=4-10-5M, CZr(IV)=1,9-10-5M, pH 0,9; и=0,5В/с; б) Тор у відсутнос­ті (1) і у присутності (2) іонів Zr (IV);        =CZr(IV)=4- 10-5M, pH 2,7; и=0,5В/с

Як видно з даних табл. 2, розрахована нижня межа визначення Zr (IV) за зменшенням піків барвника недостатньо мала. Низькою є інструментальна чутливість розрахована за Р' (коефіцієнт b градуйованого графіка).

Дещо по-іншому відновлюється кислотний хром синій Т, в якого арсоногрупа заміщена на OH-групу. Відновленню КХС в усій області кислотності відповідає один пік. Висота піка максимальна при pH 5,0-7,0 (рис. 4, крива 1). В присутності іонів Zr (IV) у широких межах pH (0,8-9,0) на вольтамперограмах простежується зменшення піка відновлення КХС та виникнення додаткового піка Р2 (Ер=-0,68В; pH 4,5), який зміщений катодно, порівняно з піком відновлення вільного ліганду (Ер=-0,47 В; pH 4,5). Відновлення КХС з Zr (IV) вивчили на фоні HCl+NH4Cl+NH4OH (рис. 4, крива 2) і на фоні ацетатного буферного розчину (рис. 4, крива 3). Максимальне значення сили струму піка відновлення Р2 простежується при рН 5,0 на фоні ацетатного буферного розчину і в межах pH 0,8-1,1 на фоні HCl+NH4Cl. Потенціал піка відновлення Р2 зсувається в катодну область потенціалів із збільшен-ням pH. Лінійна залежність сили струму піка Р2 від концентрації Zr (IV) просте-жується в межах від 1-кратного до 6-кратного надлишку барвника. Рівняння прямої градуйованого графіка має вигляд

I=7,05-104C-0,04.

Дисперсія градуйованого графіка, S0[1]=1,35-10-2; коефіцієнт кореляції, R=0,9937. Нижня визначувана концентрація Zr (IV) становить СН=7,2-10-6М.

1,мкА

Рис. 4. Залежність сили струму піка відновлення КХС (1) і системи КХС+Zr (IV) (2, 3) від pH, Скхс = Czr (iv) = 4-10"5M

Отже, вперше досліджено відновлення Тор, КХС, Арі та їх координаційних сполук на р.к.е. Визначено природу електродного процесу відновлення та оптимальні умови його проходження (pH, швидкість поляризуючої напруги, природа фонового електроліту, концентрація Zr (IV)). Полярографічне визначення Zr (IV) у присутності цих барвників не покращує метрологічні характеристики його визначення, тому використання їх в аналізі неефективне.

1. Прохорова Г.В., Иванов В.М., Кочелаева Г.А. Азосоединения - реагенты для вольтамперометрического определения молибдена (VI) // Журн. аналит. химии. 2000. Т.55. № 7. С. 745-749.

3. Басаргин Н.Н., Кафарова А.А. Экстракционно-фотометрическое изучение реакции Al(III), Ga(III), In(III) с ЕЧТ // Завод. лабор. 1984. Т. 50. № 1. С. 14-17.

4. Левицька Г.Д., Тимошук С.В., Ягнюк О.Й. та ін. Вольтамперометричне відновлення іонів Ni(II) у присутності еріохром червоного В // Вісн. Львів. ун-ту.

Сер. хім. 2002. № 42. С. 55-57.

5. Иванов В.М., Рыбаков А.В., Фигуровская В.Н. и др. Химико-аналитические характеристики комплексов Мо(\Т) з люмогаллионом ИРЕА (магнезоном ИРЕА) в присутствии гидроксиламина // Вестн. Москов. ун-та. Химия. 1997. Т. 38. № 5.

С. 345.

6. Дубенська Л.О., Левицька Г.Д., Поперечна Н.П. Полярографічне вивчення процесу відновлення арсеназо I та його комплексних сполук з рідкісноземельними металами (III) // Вопросы химии и химической технологии. 1999. № 3. С. 6-9.

7. Karbovnyck I., Dubenska L., Poperechna N. Computer-based polarograph // Вісн.

Львів. ун-ту. Сер. хім. 2002. № 41. С. 125-128.

8. Горюшина В.Г., Романова Е.В. Эриохром черный Т и карминовая кислота как индикаторы при комплексонометрическом определении циркония // Химические методы анализа. 1957. № 7. С. 781-784.

VOLTAMMETRY OF ARSENAZO I, TORON AND ACID CHROME BLUE T IN THE PRESENCE OF Zr (IV) IONS

G. Levytska, О. Bilyk, L. Dubenska, О. Kopot'

Ivan Franko National University of Lviv, Kyryla & Mefodija Str. 6, 79005 Lviv, Ukraine e-mail: bilyk_oksana@mail.ru

Polyarographic activity of toron and acid chrome blue T was studied by the voltammetric method. We investigated the interaction of Zr (IV) with arsenazo I, toron and acid chrome blue T in wide meaning of pH, concentrations and rate polarization of tension.

Key words: voltammetry, arsenazo I, toron, acid chrome blue T, zirconium.

Стаття надійшла до редколегії 20.10.2004 Прийнята до друку 04.02.2005


[1]Лубенська Л. О., Левицька Г.Д. Застосування о,о '-гідроксозаміщених азобарвників для полярографічного визначення РЗМ(ІІІ) // Тез. доп. Всеукр. конф. з аналіт. хімії. Ужгород, 1998. С. 131.

Страницы:
1 


Похожие статьи

Г Левицька, О Білик, Л Лубенська, О Копоть - Вольтамперометрія арсеназо i торону та кислотного хром синього т у присутності іонів