166329 (624983), страница 3
Текст из файла (страница 3)
1.3.1 Химические методы
Химические методы определения мышьяка включают гравиметрические и титриметрические методы.
1.3.1.1 Гравиметрические методы
В настоящее время гравиметрические методы в аналитической химии мышьяка используются довольно редко. Причиной этому является их большая продолжительность и необходимость тщательного отделения от других элементов [5]. Гравиметрические определения проводят в виде: сульфидов (As2S3, As2S5), пироарсената магния (Mg2As2O7), арсенита и арсената серебра (Ag3AsO3 и Ag3AsO4 соответственно), арсената уранила (UO2NH4AsO4); а также определение после осаждения молибдомышьяковых кислот органическими основаниями.
1.3.1.2 Титриметрические методы
Титриметрические методы определения мышьяка по точности превосходят все другие методы, используемые в настоящее время для его определения, в том числе и гравиметрические. Титриметрические методы характеризуются также небольшой продолжительностью и просты в выполнении. При использовании титриметрических методов необходимое для определения количество мышьяка значительно меньше, чем в случае определения гравиметрическими методами. Некоторым недостатком титриметрических методов является их малая селективность, вследствие чего титриметрическое определение мышьяка, как правило, требует его предварительного выделения [5].
Титриметрические методы определения мышьяка делят на оксидиметрическое, редуктометрическое, комплексонометрическое и осадительное титрование, которые в свою очередь можно разделить на виды по применяемому реагенту.
1.3.2 Физико-химические методы
Физико-химические методы определения мышьяка включают фотометрические, флуоресцентные, нефелометрические, электрохимические и другие методы.
1.3.2.1 Фотометрические методы
В аналитической химии мышьяка фотометрические методы имеют наибольшее значение. Они охватывают очень большой диапазон определяемых концентраций, характеризуются высокой чувствительностью и позволяют в ряде случаев определять мышьяк в различных материалах при его содержании до 1∙10-5 – 1∙10-7%. В микровариантах фотометрические методы позволяют определять до 0,001 мкг As в пробе. Фотометрические методы просты в выполнении и требуют малой затраты труда [5].
Широкое применение нашли фотометрические методы определения мышьяка в виде мышьяковомолибденовой сини. Они используются для определения мышьяка в его соединениях, железе, чугуне и стали, ферросплавах, меди и медных сплавах, рудах и продуктах медного и свинцово-цинкового производства, железных рудах, свинце, серебре и его сплавах, вольфраме и его рудах, олове, сурьме, висмуте, цинке, ниобии и ванадии, галлии, индии, таллии, кремнии, германии, селене, теллуре, хроме и его окислах, алюминии, кадмии, молибдене и его окислах, никеле, боре, уране, минералах, пиритах и пиритных огарках, фосфорной, азотной, серной и соляной кислотах, природных водах, дистиллированной воде, фосфатах и фосфорсодержащих продуктах, силикатах и силикатных породах, асбесте, сульфиде сурьмы, нефтепродуктах, угле, органических веществах и биологических материалах [5].
1.3.2.2 Флуоресцентные методы
Флуоресцентные методы в аналитической химии мышьяка немногочисленны и значение их невелико. Известен метод определения мышьяка(III) и мышьяка (V), основанный на измерении люминесценции замороженных (при 77 – 80° К) солянокислых и бромистоводороднокислых растворов. Чувствительность определения в 7,6 М HCl мышьяка(V) и мышьяка (III) составляет соответственно 37 и 0,15 мкг/мл и в 7,6 М HBr – 3,7 и 0,0076 мкг/мл [5].
Также можно проводить экстракционно-люминесцентное определение мышьяка, которое основано на экстракции ионного ассоциата, образуемого молибдоарсенатом с бутилродамином, и возбуждении люминесценции ультрафиолетовым светом [5].
1.3.2.3 Нефелометрические методы
Для определения мышьяка нефелометрическими методами имеется много возможностей: по золю сульфида мышьяка, по золю элементного мышьяка, по золю металлического серебра, образующегося при взаимодействии арсина с растворами соответствующих соединений серебра, по взвесям нерастворимых арсенатов и арсенитов и т. д. В связи с этим для нефелометрического определения мышьяка предложено большое число различных методов. Однако нефелометрические методы менее удобны, чем фотометрические вследствие необходимости очень тщательного соблюдения условий, так как оптическая плотность взвесей изменяется во времени. В настоящее время они мало используются [5].
1.3.2.4 Электрохимические методы
Среди электрохимических методов для определения мышьяка используются полярографические, амперометрические и кулонометрические методы.
1.3.2.4.1 Полярографическое определение
Мышьяк является р-элементом V группы периодической системы, что во многом определяет его электрохимическое и, в частности, полярографическое поведение [5].
Ступенчатое электровосстановление ионов мышьяка от As(V) через As(III) до элементного мышьяка и далее до арсина приводит к тому, что в большинстве индифферентных электролитов катодные поляризационные кривые мышьяка имеют весьма сложный характер и часто являются не пригодными для его аналитического определения. Однако полярографический метод определения мышьяка и исследование реакций электроокисления и восстановления этого элемента представляют интерес в связи с тем, что ионы сурьмы в ряде электролитов не оказывают влияния на электродные процессы, протекающие с участием ионов мышьяка, и разделение этих элементов перед их полярографическим определением становится не обязательным [5].
Полярографическим методом мышьяк определяют во многих природных и промышленных объектах. Несмотря на многообразие анализируемых материалов, в большинстве описанных методик общими являются три стадии анализа:
окислительное растворение навески анализируемого материала с получением водного раствора мышьяка (V);
восстановление мышьяка (V) до мышьяка(III) или выделение летучих соединений мышьяка и поглощение их полярографическим фоном;
полярографическое определение [5].
В целом полярографические методы определения мышьяка, превосходят по точности и селективности классические химические методы, однако применение полярографии для определения мышьяка пока еще ограничено, хотя для этого нет серьезных оснований.
1.3.2.4.2 Амперометрическое определение
При амперометрическом титровании мышьяка применяют растворы окислителей или восстановителей в зависимости от валентного состояния мышьяка в анализируемом растворе. Могут использоваться также реагенты, образующие малорастворимые соединения с арсенит- или арсенат-ионами, а также прочные комплексные соединения. Индикаторным электродом служит платиновый вращающийся электрод [5].
Наиболее распространенно амперометрическое титрование мышьяка (III) броматом калия в солянокислой или сернокислой среде с добавлением хлоридов или бромидов щелочных и щелочноземельных металлов или аммония. Вместо бромата определение мышьяка (III) можно проводить с использованием в качестве титрантов иодата или иода в ацетатной или бикарбонатной средах [5].
Амперометрическое титрование применяется для определения мышьяка в сталях, рудах и пылях свинцового производства, в фармацевтических препаратах, природных водах [5].
1.3.2.4.3 Кулонометрические методы
Наибольшее распространение для определения мышьяка получила кулонометрия при заданном токе (кулонометрическое титрование).
Предложен ряд методик определения мышьяка (III) кулонометрическим титрованием электрогенерированным иодом с фотометрическим, биамперометрическим и визуальным установлением конечной точки. В последнем случае в качестве индикаторов используют метиловый красный, крахмал и др. Титрование мышьяка (III) иодом позволяет определять до 60 мкг As (III) в пробе.
При кулонометрическом титровании мышьяка(III) электрогенерированным бромом с биамперометрическим или потенциометрическим определением конца титрования чувствительность метода удалось повысить до 30 мкг As в пробе [5].
Определение мышьяка методом кулонометрии при заданном потенциале можно проводить, окисляя мышьяк (III) до мышьяка(V) на платиновых электродах в кислых растворах. Относительная погрешность измерений, проведенная с помощью водородно-кислородного кулонометра, составила около 1% [5].
1.3.2.5 Другие методы
Среди других физико-химических методов определения мышьяка можно упомянуть кинетические методы. По одному из них микроколичества мышьяка определяют по реакции восстановления ионов серебра железом (II), катализируемой арсенат-ионами. В другом методе используют каталитическое действие арсената на реакцию окисления иодида перекисью водорода. Этот метод применен для определения мышьяка в фосфоре. Чувствительность метода 10 нг As в 15 мл раствора.
Следует отметить, что, несмотря на высокую чувствительность кинетических методов, они для определения мышьяка применяются довольно редко. Это связано, с одной стороны, с их малой избирательностью и, с другой стороны, с тем, что для определения мышьяка имеется ряд других высокочувствительных и простых методов [5].
Также предложен газометрический метод определения мышьяка в виде арсената, основанный на его взаимодействии с хлоргидратом фенилгидразина с выделением на 1 г-ион AsO43- 0,5 г-моля N2 [5].
1.3.3 Физические методы
1.3.3.1 Эмиссионный спектральный метод
Спектральный метод широко используется для определения мышьяка в металлах, сплавах, рудах, горных породах, веществах высокой чистоты и многих других материалах. Широкое применение эмиссионного спектрального анализа объясняется его универсальностью, сравнительной простотой, доступностью, высокой чувствительностью и малой продолжительностью. Большим преимуществом спектральных методов анализа является возможность одновременного определения большого числа элементов [5].
Эмиссионный спектр мышьяка содержит 239 линий. Наиболее интенсивные линии расположены в области 200 – 300 нм (указаны в порядке убывания их интенсивности): 228,812; 234,984; 245,653; 303,284; 278,020; 286,045 и 289,871 нм. Выбор этих линий ограничивается составом пробы, характеристиками используемых спектральных приборов и приемников излучения. В короткой ультрафиолетовой области спектра имеются еще две интенсивные линии – 180,620 и 197,203 нм. Однако их использование требует применения при фотографировании спектров специальной вакуумированной аппаратуры [5].
В настоящее время с помощью прямого спектрального анализа можно, в зависимости от объекта анализа, определять мышьяк в концентрациях n∙10-2 – n∙10-4% (иногда n∙10-5%) с относительной стандартной ошибкой определения ~ 20 – 30% [5].
1.3.3.2 Рентгенофлуоресцентный метод
В последнее время использование рентгенофлуоресцентного метода для определения мышьяка значительно возросло. Так в 1999 г. группа харьковских ученых из Национальной академии наук разработала экстракционно-рентгенофлуоресцентный метод определения мышьяка в питьевой воде с чувствительностью до 2,55 мкг/л [6].
Рост использования этого метода объясняется рядом преимуществ этого метода, в том числе большой экспрессностью анализа и хорошей точностью результатов. Последняя достигается при использовании стандартных образцов, в которых другие элементы содержатся в тех же количествах. В связи с этим рентгенофлуоресцентный метод удобен для контроля содержания мышьяка в металлах, их сплавах и материалах с постоянным содержанием других элементов. Делаются также попытки учета влияния других элементов, содержание которых в анализируемом материале отличается от их содержания в используемых стандартных образцах [5].
Определение мышьяка рентгенофлуоресцентный методом по чувствительности, как правило, уступает эмиссионному спектральному анализу. Поэтому при определении малых содержаний мышьяка рентгенофлуоресцентный методом его часто предварительно концентрируют; однако прямой рентгенофлуоресцентный метод для определения мышьяка используется довольно часто [5].
1.3.3.3 Метод атомно-абсорбционной спектрофотометрии
Для ряда элементов метод атомно-абсорбционной спектрофотометрии характеризуется очень высокой чувствительностью, достигающей в некоторых случаях 0,005 – 0,01 мкг/мл на 1% поглощения света. Чувствительность определения мышьяка при фотометрировании линии 193,76 нм с использованием воздушно-ацетиленового пламени составляет 1,3 мкг/мл на 1% поглощения света. Максимальная чувствительность достигается с использованием линии 189,042 нм, но ввиду больших флуктуаций рекомендуется использовать линию 193,759 нм. Эта линия наиболее часто применяется при определении мышьяка. Выбор той или иной линии зависит от концентрации мышьяка в анализируемом растворе, а в некоторых случаях и от присутствия других элементов, от аппаратурных и других условий [5].
С целью повышения чувствительности атомно-абсорбционного определения мышьяка иногда используют его предварительное концентрирование. Одним из наиболее эффективных методов концентрирования (выделения) мышьяка для последующего его определения методом атомно-абсорбционной спектрофотометрии является экстракция. Увеличение чувствительности определения мышьяка достигается не только за счет его экстракционного концентрирования, но и за счет замены воды органическим растворителем – метилизобутилкетоном; при использовании его растворов линии мышьяка характеризуются большей чувствительностью [5].
Методы атомно-абсорбционной спектрофотометрии с предварительным выделением мышьяка позволяют определять очень малые количества мышьяка практически во всех материалах и с очень хорошей точностью.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
