Амперометрическое титрование Pb(II) раствором бензимидазолил-2-тиоанилида



Показана возможность и оптимизированы условия амперометрического титрования Pb(II) c помощьюбензимидазолил-2-тиоанилида. Разработанная амперометрическая методика определение Pb(II)оценена метрологически, результаты применены для анализа различных по природе вод и природных объектов.

Минимальные количества тяжелых металлов (ТМ) регулярно поступая в организм человека различными путями, аккумулируются в различных тканях с последующим токсическим действием на организм. В связи с этим актуален и необходим контроль за их содержанием. Поскольку концентрация ТМ в природных средах очень мала (нг/м³, мкг/л, мг/кг), поэтому для их определения необходима разработка новых и совершенствование существующих аналитических методов с высокими чувствительностью, точностью и широкими диапазонами определяемых концентраций. Одним из методов, отвечающих этим требованиям, является вольтамперометрия (ВА). Кроме того, эти методы обладают простотой аппаратурного и методического оформления, сравнительной быстротой выполнения и малой стоимостью анализа [1–2]. Таким образом, с одной стороны, широкий спектр применения вышеперечисленных соединений в различных отраслях народного хозяйства, а с другой стороны, та опасность, которую они несут для человека и окружающей среды при превышении предельно допустимых концентраций, требуют наличия экспрессных и высокочувствительных методов контроля их содержания [3].

Применение высокочувствительных методов — люминесцентного, масс-спектрометрического и методов хроматографии с различными детекторами зачастую ограничено влиянием компонентов основы на величину аналитического сигнала определяемого компонента, сложной подготовкой образца, длительностью проведения анализа и высокой стоимостью оборудования.

Использование метода амперометрии в контроле загрязнений окружающей среды обусловлено простотой техники измерений и аппаратуры, высокой чувствительностью и экспрессностью.

Оптимизация условий и разработка экспрессных и высокочувствительных амперометрических методик определения массовых концентраций свинцасреагентомбензимидазолил-2-тиоанилидом в различных по природе водах на уровне микроколичеств с улучшенными метрологическими характеристиками (правильность, воспроизводимость, расширение диапазона определяемых содержаний загрязнителей, селективность и др.)

Для проведения исследования было изучено влияние потенциала, подаваемого на индикаторные электроды (0,25–1,0 В), на форму кривых и результаты АТ титрования Pb(II)растворомбензимидазолил-2-тиоанилида. Как правило, концентрация реагентов на несколько порядков должна превышать количество определяемых металлов. Титрант прибавляют небольшими порциями прецизионной поршневой микробюреткой, благодаря чему разбавлением исследуемого раствора можно пренебречь [4].

Раствор бензимидазолил-2-тиоанилида (0,01 М), готовили растворением навески хорошо высушенного препарата в диметилформамиде. Для титрования раствором бензимидазолил-2-тиоанилида пользовались поршневой микробюреткой на 2,0 мл, позволяющей дозировать титрант с точностью до 0,001 мл.

Влияние напряжения. На основании выявленных вольтамперных характеристик бензимидазолил-2-тиоанилида на платиновым дисковом микроаноде в присутствии различных фоновых электролитов в диметилформамидновом растворе следует, что амперометрическую индикацию конечной точки титрования (КТТ) ионов различных металлов с двумя индикаторными электродами необходимо проводить при напряжении 0,30–1,10 В. При титрованием растворами бензимидазолил-2-тиоанилида в зависимости от природы применяемого фона. В случае использования бензимидазолил-2-тиоанилида на различных по природе фонах по возникающему анодному току титранта АТ следует проводить в диапазоне потенциалов 0,45–0,75 В.

Напряжение на индикаторных электродах изменяли в пределах 0,1–1,1 В ступенями в 0,2 В. Для каждого случая изучения величины напряжения титрование повторяли не менее 3–5 раз. Было показано, что изменение величины этого параметра на электродах в указанном диапазоне оказывает влияние на крутизну обеих ветвей кривой титрования и на длину ее прямолинейных участков но в то же время практически не влияет на результаты АТ ионов исследуемых металлов.

Так как природа и концентрация фонового электролита и буферной смеси оказывают решающее влияние на ход и результаты АТ свинца раствором бензимидазолил-2-тиоанилида, то при титровании определяемых металлов было изучено влияние именно этих факторов на форму амперометрических кривых.

Исследование влияния различных по природе фоновых электролитов и буферных смесей с рН 1–12 на результаты титрования показало, что свинец достаточно хорошо титруется в сильнокислых средах (рН 1,18–2,86), а в нейтральных и основных –они образуют малопрочные комплексные соединения с используемым реагентом и соответственно титруются недостаточно хорошо. Некоторые из полученных результатов АТ свинца раствором бензимидазолил-2-тиоанилидомч приведены на рис.1.

Рис. 1. Влияние различных по природе фоновых электролитов на форму кривых АТ свинца раствором бензимидазолил-2-тиоанилида: 1-калий фталевокислый (рН 2,20); 2-калий цитратный (рН 1,68); 3-аминоуксусная кислота (рН 1,50); 4-универсальный буфер (рН 1,81)

Для статистической оценки точности разработанного метода определения свинца раствором бензимидазолил-2-тиоанилида с двумя платиновыми индикаторными электродами были проведены АТ его различных количеств с многократным (не менее 4 раз) повторением каждого определения при следующих оптимальных условиях: 2,0 мл 0,04 М универсального буферного раствора (рН 1,81), разность потенциалов ΔE=0,55 В, общий объём исследуемого раствора -10 мл.

Результаты титрования различных количеств свинца(II) раствором бензимидазолил-2-тиоанилида, обработанные в соответствии с правилами и процедурами, известными в литературе математической статистики, приведены в таблице.

Таблица 1

Результаты амперометрического титрования различныхколичеств свинца(II) раствором бензимидазолил-2-тиоанилидав оптимизированных условиях

№ п/п	Введено Рb(II), мкг	Найдено Рb(II), мкг (Х; Р=0,95)	n	S	Sr
1	0,10	0,110,01	5	0,01	0,091
2	0,50	0,490,04	5	0,03	0,061
3	1,00	0,990,10	4	0,06	0,060
4	1,50	1,530,06	5	0,05	0,033
5	2,00	2,120,11	4	0,07	0,033

Как видно из таблицы, найденные количества Рb(II), соответствуют его введенным содержаниям и не выходят за пределы доверительного интервала, что ёще раз подтверждает высокую точность разработанной амперометрической методики определения свинца с относительным стандартным отклонением (Sr), не превышающим 0,091.

Эксперименты показали, что при АТ ионов свинца получаются комплексы составов Ме:Реагент=1:1. Достаточно хорошо соблюдается пропорциональность между взятыми количеством металлов и затраченными объемами реагентов в т. э.

Нижняя граница (С_Н) определяемых содержаний металлов в 10,0 мл анализируемого раствора составляет 0,05 мкг в зависимости от природы титруемых металлов.

Авторы выражают благодарность старшему научному сотруднику института химии растительных веществ АН РУз кандидату химических наук Элмурадову Бурхану Жураевичу за представленные реагенты.

Литература:

1. Лурье Ю. Ю. Справочник по аналитической химии. М.: Химия. 1989. С. 267–275.
2. Геворгян А. М., Хадеев В. А., Талипов Ш. Т., Костылев В. С. Анодные вольтамперные кривые окисления тионалида на платиновом микроаноде в пропаноле. // Узб. хим. журн. 1981. № 3. С.22–24.
3. Гильденскиольд Р. С., Новиков Ю. В., Хамидулин Р. С., Анискина Р. И., Винокур И. Л. Тяжелые металлы в окружающей среде и их влияние на организм.// Гигиена и санитария. — 1992. — № 5–6. — С.6–8.
4. Геворгян А. М., Талипов Ш. Т., Хадеев В. А., Мухамеджанова Д. В. Вольтамперометрическое поведение диэтилдитиокарбамината натрия на платиновом аноде в среде диметилформамида. // Журн. аналит. химии. 1980. Т.35. № 10. С.2026–2028.