Определение празеодима и неодима в концентратах (Д.П. Щербов, Е.А. Шиленко)

Для быстрого определения относительно высоких содержаний некоторых рзэ предложены спектрофотометрические методы [1-9], позволяющие обходиться без предварительных разделений, что значительно упрощает анализ.

Цель настоящей работы - изучить возможность определения празеодима и неодима на фотоколориметрах типа ФЭК.

При совместном спектрофотометрическом определений на регистрирующих приборах нескольких рзэ оптическую плотность измеряют на спектрограмме над линией "фона" и в найденное значение вносят поправку на взаимное наложение пиков других рзэ [4, 5]. При определении празеодима но поглощению при λ = 444 ммк (Еr - 10) мешает Но (λ = 450 ммк, Е ~ 4) ив меньшей мере - Еr(λ = 447 ммк, Е ~ 1). На полосу неодима при 575 ммк (Е ~ 7) частично налагается полоса празеодима (λ = 588, Е ~ 2). При использовании регистрирующих спектрофотометров на спектрограммах видны полосы светопоглощения всех рзэ, поэтому в зависимости от присутствующих элементов выбирают подходящий максимум и соответствующий порядок введения поправок [4, 5]. Для выяснения поправок на фон при использовании фотоколориметра следует выбирать области, свободные от максимумов поглощения всех рзэ. В желто-оранжевой части спектра для этой цели пригоден участок λ ~ 630 ммк, в фиолетовой же области выделить длину волны, удовлетворительную в присутствии всех рзэ, затруднительно.

Экспериментальная часть

Для выделения участков спектра с λ ~ 445 ммк при определении празеодима, 575 ммк - неодима, 425 и 630 ммк - при введении поправки на фон - различные сочетания цветных стекол [10] и жидкостные светофильтры из растворов неорганических солей [11, 12] оказались непригодны. Поэтому для работы были использованы интерференционные светофильтры, спектры поглощения которых, так же как и водных растворов РrСl₃ и NdCl₃, были сняты на спектрофотометре СФ-2М (рис. 1). Парные светофильтры всех указанных длин волн были установлены в держателях фотоколориметра ФЭКН-57. Празеодим определяли по разности результатов измерения оптической плотности растворов со светофильтрами А (кривая 4) и а (кривая 3), неодим - по разности результатов колориметрирования со светофильтрами Б (кривая 5) и б (кривая 6).

Таблица 1. Оптическая плотность растворов рзэ, измеренная на фотоколориметре ФЭКН-57 с интерференционными светофильтрами (С = 250 мг Ln2O3 в 25 мл; l = 50 мм)

В первую очередь с этими светофильтрами была измерена оптическая плотность растворов рзэ, поглощающих в видимой области спектра. Результаты измерения приведены в табл. 1, из которой видно, что определению празеодима мешают Но и Еr. Для неодима в этой области наблюдается обратное соотношение плотностей, но выраженное слабо. Поэтому некоторая отрицательная погрешность определения будет проявляться лишь при очень высоких содержаниях неодима по отношению к празеодиму. Таким образом, в пределах цериевой группы рзэ можно определять празеодим без предварительного выделения. Определению неодима, по данным табл. 1, мешает только празеодим. Поэтому при их одновременном присутствии из разности оптических плотностей, измеренных со светофильтрами Б и б, следует вычитать разность результата измерения со светофильтрами Л и а, пересчитанную на поглощение празеодима в области спектра Б - б.

Рис. 1. Спектры поглощения, снятые на спектрофотометре СФ-2М. Растворы: 1 - РгСl₃; 2 - NdCl₃; интерференционные светофильтры: 3 - а; 4 - А; 5 - Б; 6 - б

Калибровочные графики, построенные таким путем для определения на фотоколориметре ФЭКН-57 неодима (кривая 1), празеодима (кривая 2) и для введения поправки на содержание празеодима (кривая 3), представлены на рис. 2. Для введения поправки поступают следующим образом. По разности измерений со светофильтрами А и а на кривой 2 находят точку, соответствующую содержанию празеодима, и опускают из нее перпендикуляр н-а кривую 3. Из точки их пересечения проводят прямую до оси ординат и читают на ней значение плотности, которое следует вычесть из результатов определения неодима со светофильтрами Б и б.

Кривые 4 и 5 (см. рис. 2) представляют собой результаты таких же измерений со светофильтром Б' (λ ~ 578 ммк). Из рис. 2 видно, что даже незначительный сдвиг максимума светопропускания (λ ~ 3-4 ммк) в длинноволновую часть спектра заметно ухудшает результаты: оптическая плотность неодима уменьшается на 20%, а поправка на присутствие празеодима возрастает почти в два раза. Поэтому задаваемые спектральные характеристики интерференционных светофильтров, предназначаемых для колориметрирования растворов с такими узкополосными спектрами, какие имеют празеодим и неодим, должны быть выдержаны с возможно большей точностью.

Можно полагать, что использование фотоколориметра ФЭК-56 с ртутнокварцевой лампой СВД-120А и интерференционным светофильтром, выделяющим из ее спектра линию λ = 578 ммк, даст при определении неодима значительно лучший эффект.

Для исследования возможности совместного определения празеодима и неодима измеряли оптическую плотность растворов при их различном соотношении, используя все четыре светофильтра. Содержание неодима и празеодима рассчитывали по кривым рис. 2. Результаты таких определений приведены в табл. 2 и 3. Из них видно, что при определении от 15 мг Рr и более 5 м.г Nd средняя относительная ошибка составляет ± 10%.

Рис. 2. Калибровочные графики для определения Nd и Рг на фотоколориметре ФЭКН-57 с интерференционными светофильтрами (объем мл, толщина l = 50 мм). 1 - Nd (разность измерений: Б - б); 2 - Рr (разность измерений: А - а); 3 - Рr (разность измерений: Б - б); 4 и 5 - Nd и Рr со светофильтрами Б' и б

Это позволяет заменить спектрофотометрический метод фотоколори-метрическим при определении празеодима и неодима без предварительного выделения суммы рзэ [4, 5] в концентратах и других объектах с относительно высоким их содержанием. Сопоставление результатов анализа некоторых проб обоими методами приведено в табл. 4.

Таблица 2. Фотоколориметрическое определение празеодима в присутствии неодима

Таблица 3. Фотоколориметрическое определение неодима в присутствии празеодима

Таблица 4. Сопоставление результатов (в %) спектрофотометрического и колориметрического определения празеодима и неодима в концентратах

Литература

1. И. И. Антипова-Каратаева, Ю. И. Куценко. ЖАХ, 15, 581 (1960).
2. Т. М. Малютина, Б. М. Добкина, Ю. А. Чернихов. Зав. лаб., 27, 653 (1961).
3. Д. П. Щербов, В. В. Климов. Бюлл. ОНТИ Министерства геологии и охраны недр СССР, № 3, 91 (1959).
4. Д. П. Щербов, В. А. Мир кин. Сб.: "Методы определения и анализа редких элементов". М., Изд-во АН СССР, 1961, стр. 160.
5. Д. П. Щербов, В. А. Миркин, В. В. Климов. Тр. Казахск. НИИ минерального сырья, № 3, 296 (1960).
6. С. V. Banks, D. V. Klingman. Anal. chim. acta, 15, 356 (1956).
7. С. V. Banks, J. L. Spooner, J. W. O'Laughin. Anal. Chem., 28, 1894 (1956).
8. L. Hоllek, L. Hartinger. Angew. Chem., 67, 468 (1955).
9. D. C. Stewart, D. Кato. Anal. Chem., 30, 164 (1958).
10. Каталог цветного стекла. М., Оборонгиз, 1951.
11. Д. П. Щербов. Тр. Казахск. НИИ минерального сырья, № 5, 235 (1961).
12. Д. П. Щербов, В. А. Мир кин. Зав. лаб., 26, 1159 (1960).