Исследование реакции иттрия и лантана с ксиленоловым оранжевым (Л.С. Сердюк, В.С. Смирная)

Ксиленоловый оранжевый {3,3'-бис [N, N-ди (карбоксиметил) -амино- метил]-о-крезолсульфофталеин предложен в качестве комплексонометрического индикатора для определения различных металлов [1-8].

Задача настоящего исследования - изучить реакцию иттрия и дантана с ксиленоловым оранжевым для фотометрического определения этих элементов.

Спектры (поглощения реагента и комплексов, образующихся при pH 6,0, снятые на спектрофотометре СФ-4, представлены на рис. 1 (взято 10мл 1,0 × 10^-3 М раствора ксиленолового оранжевого (1), 0,5 мл 1,0 × 10^-3 М ксиленолового оранжевого и 0,5 мл 1,0 × 10^-3 LnCl₃ (2, 5); pH буферного раствора 6,0. Конечные объемы растворов 25 мл. Так как максимум для комплексов Y и La наблюдается при 550 ммк, в дальнейших исследованиях оптическую плотность исследуемых растворов измеряли на фотоколориметре ФЭК - 56 со светофильтром № 7, 582 ммк и кюветой длиной 1,0 см.

Для изучения условий комплексообразования были сняты кривые зависимости оптической плотности ксиленолового оранжевого (/) и его комплексов с Y (2) и La (5) от pH раствора (рис. 2) (взято 0,5 мл 1,0 × 10^-3 М ксиленолового оранжевого (1), 0,5 мл 1,0 × 10^-3 М LnCl₃, 0,5 мл 1,0 × 10^-3 М ксиленолового оранжевого (2-5); конечные объемы - 25 мл). Значения pH исследуемых растворов определяли потенциометрическим методом со стеклянным электродом. Так как с повышением pH оптическая плотность ксиленолового оранжевого увеличивается, что соответствует изменению его окраски (от желтой к красной) и затрудняет наблюдение комплексообразования, на рис. 2 приведены кривые отклонений оптической плотности исследуемых растворов от аддитивности. Из этих кривых следует, что максимум выхода комплексов Y и La соответствует pH 6.

Рис. 2. Зависимость оптической плотности ксиленолового оранжевого (1) и его комплексов с Y (2) и La (3) от pH раствора. 2' и 3' - кривые отклонения оптической плотности исследуемых растворов от аддитивности

Комплексы Y и La с ксиленоловым оранжевым устойчивы - оптическая плотность их растворов не изменяется в течение шести дней.

Методом изомолярных серий [9] установлено, что оба элемента реагируют с ксиленоловым оранжевым в отношении 1 : 1 (рис. 3 и 4).

Рис. 3. Определение состава комплекса Y методом изомолярных серий

Рис. 4. Определение состава комплекса La методом изомолярных серий

Методом насыщения [10] были определены молярные коэффициенты погашения комплексов Y и La при λ = 560 ммк. Для этого на спектрофотометре СФ-4 измеряли оптические плотности растворов комплексов, содержащих избыток ксиленолового оранжевого, против растворов сравнения, имеющих те же концентрации ксиленолового оранжевого, что и исследуемые растворы. Молярные коэффициенты погашения комплексов Y и La с ксиленоловым оранжевым оказались соответственно равными 33 900 и 28 500.

На рис. 5 показана зависимость оптической плотности комплекса иттрия от концентрации ксиленолового оранжевого в исследуемом растворе. Аналогичная кривая была получена для комплекса лантана. Оптическую плотность измеряли по отношению к растворам сравнения, не содержащим рзэ. На основании полученных кривых было определено количество ксиленолового оранжевого, необходимое для комплексообразования Y и La при их колориметрическом определении.

Рис. 5. Зависимость оптической плотности растворов комплекса иттрия от концентрации ксиленолового оранжевого. С_YCl3 = 2 × 10^-5 мол/л

Рис. 6. Калибровочный график для определения лантана

Растворы комплексов Y и La с ксиленоловым оранжевым подчиняются закону Бера (см. рис. 6). Калибровочные кривые для обоих комплексов оказались одинаковыми, что свидетельствует о возможности колориметрического определения с ксиленоловым оранжевым суммы La и Y.

Трилон Б, фторид, пирофосфат, оксалат натрия, лимонная кислота подавляют реакцию комплексообразования Y и La с ксиленоловым оранжевым. 580-кратный избыток сегнетовой соли, 180-кратный избыток сульфосалициловой или аскорбиновой кислоты, а также Na, К, Са и Mg не мешают.

Органические растворители, не смешивающиеся с водой (изоамиловый, амиловый, бутиловый, изобутиловый спирты, диэтиловый, петролейный эфиры, ацетофенон, циклогексан, метилэтилкетон, бензол, толуол, ж-ксилол, хлороформ), не экстрагируют комплексы Y и La с ксиленоловым оранжевым.

Взаимодействие Y и La с ксиленоловым оранжевым может быть использовано для их колориметрического определения. Методика определения La и Y следующая.

В мерную колбу емкостью 25 мл помещают буферный раствор (pH 6,0), 1 мл 0,05%-ного раствора ксиленолового оранжевого, соответствующий объем 1,0 × 10^-3 М раствора LnCl₃; раствор разбавляют до метки тем же буфером. Оптическую плотность раствора измеряют по отношению к раствору сравнения, не содержащему рзэ.

Результаты колориметрического определения иттрия и лантана

^* (Средние значения из семи параллельных определений.)

Результаты определений, выше представленные в таблице, показывают достаточно хорошую воспроизводимость и точность. Величины среднего отклонения [рассчитаны на основании результатов семи определений.

Литература

1. Р. Пршибил. Тр. Комиссии по анал. химии, 11, 341 (1960).
2. А. И. Бусев, А. П. Петренко. Зав. лаб., 24, 1449 (1958).
3. А. Н. Каролев, М. К. Койчев. Зав. лаб., 25, 546 (1959).
4. О. Б. Булевский, А. Н. Каролев, Р. А. Каранов, Л. Симова-Филиппова. Зав. лаб., 25, 1439 (1959).
5. J. Janonsek, К. Studlаr. Collect. Czechosl. Chem. Comm., 24, 3799 (1959).
6. P. Пpшибил. Комплексоны в химическом анализе. М., ИЛ, 1960.
7. V. Patrovsky. Collect. Czechosl. Chem. Comm., 24, 3305 (1959).
8. F. Vydra, R. Pribil, J. Korbl. Talanta, 2, 311 (1959).
9. А. К. Бабко. Физико-химический анализ комплексных соединений в растворах. Киев, Изд-во АН УССР, 1955.
10. А. К. Бабко. ЖОХ, 15, 745 (1945).