RU2784330C1 - Method for photometric determination of the quantity of iron - Google Patents

Method for photometric determination of the quantity of iron Download PDF

Info

Publication number
RU2784330C1
RU2784330C1 RU2022101564A RU2022101564A RU2784330C1 RU 2784330 C1 RU2784330 C1 RU 2784330C1 RU 2022101564 A RU2022101564 A RU 2022101564A RU 2022101564 A RU2022101564 A RU 2022101564A RU 2784330 C1 RU2784330 C1 RU 2784330C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
iron
iii
solution
aqueous solution
concentration
Prior art date
Application number
RU2022101564A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Полина Анатольевна Демина
Анна Михайловна Абрамова
Юлия Игоревна Свенская
Мария Владимировна Ломова
Ирина Юрьевна Горячева
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского"
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского"
Application granted granted Critical
Publication of RU2784330C1 publication Critical patent/RU2784330C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: analytical chemistry.
SUBSTANCE: invention relates to the field of analytical chemistry and relates to a method for photometric determination of the amount of iron in an aqueous solution of the test sample. The method consists in adding an acid and an indicator to an aqueous solution of the test sample in an amount effective for the formation of a colored complex. After adding the acid, the mixture is heated to 37–40°C and maintained at this temperature for a day to obtain a ferric iron solution. After adding the indicator, the amount of ferric iron in the colored complex is determined by the spectrophotometric method. Hydrochloric acid is used as an acid, and an aqueous solution of ammonium thiocyanate is used as an indicator, and hydrochloric acid is added in excess relative to the solution of the test sample.
EFFECT: increasing the accuracy and reliability of determining low concentrations of iron in colloidal solutions, suspensions, and dispersions.
2 cl, 5 dwg, 5 tbl

Description

Изобретение относится к области аналитической химии, а именно к фотометрическому методу определения количества железа, в частности оксида железа (II, III) (Fe3O4) в коллоидных растворах, суспензиях, дисперсиях и может быть использовано для определения концентрации наночастиц магнетита в водных средах.The invention relates to the field of analytical chemistry, namely the photometric method for determining the amount of iron, in particular iron oxide (II, III) (Fe 3 O 4 ) in colloidal solutions, suspensions, dispersions and can be used to determine the concentration of magnetite nanoparticles in aqueous media .

Известен способ фотометрического определения концентрации ионов оксида железа (II) в образце (см. патент США №5898002 по кл. МПК G01N17/06, опуб. 27.04.1999), заключающийся в том, что анализируемая дисперсия подвергается предварительной магнитной фильтрации с целью исключения нерастворенных оксидов. Способ обеспечивает повышение точности оценки содержания железа (II).A known method for photometric determination of the concentration of iron oxide (II) ions in a sample (see US patent No. 5898002 according to IPC class G01N17 / 06, pub. 04/27/1999), which consists in the fact that the analyzed dispersion is subjected to preliminary magnetic filtration in order to exclude undissolved oxides. The method provides an increase in the accuracy of estimating the content of iron (II).

Однако, способ не позволяет учитывать вклад содержания ионов оксида железа (III) в исследуемом образце. Кроме того, способ не позволяет провести полную оценку содержания железа в анализируемом образце, поскольку осажденная твердая фаза не подвергается анализу.However, the method does not allow taking into account the contribution of the content of iron oxide (III) ions in the test sample. In addition, the method does not allow a complete assessment of the iron content in the analyzed sample, since the precipitated solid phase is not analyzed.

Существуют альтернативные подходы, основанные на фотометрическом определении железа (III).There are alternative approaches based on the photometric determination of iron (III).

Известен способ фотометрического определения железа (III) (см. патент РФ на изобретение 2664504, по кл. МПК: G01N21/78, G01N31/22, опуб. 17.08.2018), включающий переведение железа (III) в комплексное соединение с органическим реагентом - ксиленоловым оранжевым и поверхностно-активным веществом в слабокислой среде, добавление дистиллированной воды до 10 мл объема с нагреванием на водяной бане при температуре 60-80°C в течение 10 минут и последующим фотометрированием полученного раствора при длине волны, равной 440 нм, и толщине кюветы, равной 1 см. При этом к (0,8-2)⋅10-4 М раствору железа (III) с pH, равным 3,5-4,0, создаваемым введением 3,0 мл ацетатного буферного раствора, добавляют 0,5 мл 1⋅10-2 М раствора ксиленолового оранжевого и 0,1 мл 4⋅10-3 М раствора поверхностно-активного вещества в виде этоксилата изодецилового спирта.A known method for the photometric determination of iron (III) (see RF patent for the invention 2664504, according to class IPC: G01N21 / 78, G01N31 / 22, pub. 08/17/2018), including the conversion of iron (III) into a complex compound with an organic reagent - xylenol orange and a surfactant in a slightly acidic medium, adding distilled water up to 10 ml volume with heating in a water bath at a temperature of 60-80°C for 10 minutes and subsequent photometry of the resulting solution at a wavelength of 440 nm and the thickness of the cuvette , equal to 1 cm. At the same time, 0, 5 ml of 1 x 10 -2 M xylenol orange solution and 0.1 ml of 4 x 10 -3 M solution of isodecyl alcohol ethoxylate surfactant.

Однако, данный метод позволяет определять железо (III) в очень малой концентрации в растворах чистых солей и также не учитывает присутствие железа в других степенях окисления.However, this method makes it possible to determine iron (III) at a very low concentration in solutions of pure salts and also does not take into account the presence of iron in other oxidation states.

Существуют методы, позволяющие определить содержание ионов железа с разными степенями окисления. Например, известен способ определения железа (III) и железа (II) (см. патент РФ на изобретение 2563984C1, по кл. МПК G01N31/22, опуб. 27.09.2015), включающий приготовление раствора, содержащего железо (III) и железо (II), создание необходимого значения pH, взаимодействие раствора с сорбентом, измерение коэффициента диффузного отражения при 500 нм и определение содержания железа по градуировочному графику. Для выделения из раствора железа в различных степенях окисления используют сорбент - кремнезем, последовательно модифицированный полигексаметиленгуанидином и пирокатехин-3,5-дисульфокислотой, при этом последовательно выделяют железо (III) из раствора с pH=3, а затем железо (II) - из раствора с pH=6. Таким образом, способ заключается в последовательной сорбции железа с разными степенями окисления при различных значениях рН с последующим определением содержания железа по коэффициенту диффузного отражения.There are methods to determine the content of iron ions with different degrees of oxidation. For example, a method is known for determining iron (III) and iron (II) (see RF patent for invention 2563984C1, according to IPC class G01N31 / 22, pub. 09/27/2015), including the preparation of a solution containing iron (III) and iron ( II), creation of the required pH value, interaction of the solution with the sorbent, measurement of the diffuse reflectance at 500 nm, and determination of the iron content according to the calibration curve. To isolate iron in various oxidation states from a solution, a sorbent is used - silica, successively modified with polyhexamethylene guanidine and pyrocatechol-3,5-disulfonic acid, while iron (III) is sequentially isolated from a solution with pH = 3, and then iron (II) - from a solution with pH=6. Thus, the method consists in successive sorption of iron with different degrees of oxidation at different pH values, followed by determination of the iron content by the diffuse reflectance.

Однако, данный способ позволяет определить содержание ионов железа только в растворах и не пригоден для анализа дисперсий (суспензий/коллоидов) твердых железосодержащих частиц.However, this method makes it possible to determine the content of iron ions only in solutions and is not suitable for the analysis of dispersions (suspensions/colloids) of solid iron-containing particles.

Наиболее близким к заявляемому является способ фотометрического определения железа в растворе исследуемого образца (см. патент США № 3709662 по кл. МПК G01N31/22, опуб. 09.01.1973). Способ включает добавление к раствору образца реагента, состоящего в основном из тиогликолевой кислоты, присутствующей в количестве, достаточном для растворения соединений железа в растворе образца и восстановления содержания железа до его двухвалентной формы, буфера для поддержания раствора реагента и раствора образца на заданном уровне pH и ферроинового реагента в количестве, эффективном для образования окрашенного комплекса с двухвалентным железом в растворе образца реагента на уровне pH, позволяющем окрашивать комплекс для образования и последующего колориметрического определения.Closest to the claimed is a method for the photometric determination of iron in a solution of the test sample (see US patent No. 3709662 according to class IPC G01N31 / 22, pub. 01/09/1973). The method includes adding to the sample solution a reagent consisting mainly of thioglycolic acid present in an amount sufficient to dissolve iron compounds in the sample solution and restore the iron content to its divalent form, a buffer to maintain the reagent solution and the sample solution at a given pH level and ferroic an amount of reagent in an amount effective to form a colored complex with ferrous iron in a reagent sample solution at a pH level that allows the complex to be colored for formation and subsequent colorimetric determination.

Данный метод предназначен для фотометрического определения содержания двухвалентного железа в растворе анализируемого образца. Однако, он работает при строго определенном значении рН и требует контроля уровня рН среды на каждом этапе.This method is intended for the photometric determination of the content of ferrous iron in the solution of the analyzed sample. However, it works at a strictly defined pH value and requires control of the pH level of the medium at each stage.

Технической проблемой заявляемого изобретения является разработка способа фотометрического определения содержания железа в коллоидных растворах, суспензиях, дисперсиях без контроля уровня pH в них.The technical problem of the claimed invention is the development of a method for the photometric determination of the iron content in colloidal solutions, suspensions, dispersions without controlling the pH level in them.

Технический результат изобретения заключается в повышении точности и надежности определения малых концентраций железа в коллоидных растворах, суспензиях, дисперсиях.The technical result of the invention is to improve the accuracy and reliability of determining low concentrations of iron in colloidal solutions, suspensions, dispersions.

Для достижения технического результата в способе фотометрического определения количества железа в водном растворе исследуемого образца, заключающемся в добавлении к водному раствору исследуемого образца кислоты и индикатора в количестве, эффективном для образования окрашенного комплекса, согласно изобретению, после добавления кислоты смесь нагревают до 37-40°С и выдерживают при этой температуре в течение суток для получения раствора трехвалентного железа, после добавления индикатора определяют количество трехвалентного железа в окрашенном комплексе спектрофотометрическим методом, при этом в качестве кислоты используют соляную кислоту, а в качестве индикатора используют водный раствор тиоцианата аммония, причем соляную кислоту добавляют к водному раствору исследуемого образца в избытке.To achieve a technical result in the method of photometric determination of the amount of iron in an aqueous solution of the test sample, which consists in adding an acid and an indicator to the aqueous solution of the test sample in an amount effective for the formation of a colored complex, according to the invention, after adding the acid, the mixture is heated to 37-40 ° C and kept at this temperature for a day to obtain a solution of ferric iron, after adding the indicator, the amount of ferric iron in the colored complex is determined by the spectrophotometric method, while hydrochloric acid is used as an acid, and an aqueous solution of ammonium thiocyanate is used as an indicator, and hydrochloric acid is added to an aqueous solution of the test sample in excess.

В качестве водного раствора исследуемого образца используют либо коллоидный раствор, либо суспензию, либо дисперсию. As an aqueous solution of the test sample, either a colloidal solution, or a suspension, or a dispersion is used.

Изобретение поясняется иллюстрациями, на которых представлено:The invention is illustrated by illustrations, which show:

- на фиг. 1 - спектры поглощения калибровочных растворов (стандартных растворов хлорида железа (III) гексагидрата с концентрациями 0, 0.000258, 0.000516, 0.001032, 0.002065, 0.004129, 0.008258, 0.016516, 0.033032, 0.066064, 0.132128 мМ);- in Fig. 1 - absorption spectra of calibration solutions (standard solutions of iron (III) chloride hexahydrate with concentrations of 0, 0.000258, 0.000516, 0.001032, 0.002065, 0.004129, 0.008258, 0.016516, 0.033032, 0.066064, 0.28);

- на фиг. 2 - градуировочная кривая зависимости оптической плотности (OD) от концентрации стандартных растворов (мМ);- in Fig. 2 - calibration curve of the dependence of optical density (OD) on the concentration of standard solutions (mM);

- на фиг. 3 - спектры поглощения анализируемого коллоидного раствора наночастиц оксида железа (II, III), полученные в результате трех независимых измерений;- in Fig. 3 - absorption spectra of the analyzed colloidal solution of iron oxide nanoparticles (II, III), obtained as a result of three independent measurements;

- на фиг. 4 - спектры поглощения анализируемой суспензии, содержащей наночастицы оксида железа (II, III), полученные в результате трех независимых измерений;- in Fig. 4 - absorption spectra of the analyzed suspension containing nanoparticles of iron oxide (II, III), obtained as a result of three independent measurements;

- на фиг. 5 - спектры поглощения анализируемой дисперсии, содержащей наночастицы оксида железа (II, III), полученные в результате трех независимых измерений.- in Fig. 5 - absorption spectra of the analyzed dispersion containing nanoparticles of iron oxide (II, III), obtained as a result of three independent measurements.

Способ осуществляется следующим образом.The method is carried out as follows.

В качестве стандартного раствора для калибровочной кривой используют водный раствор хлорида железа (III) гексагидрата. К этому раствору добавляют раствор концентрированной соляной кислоты HCl, перемешивают и полученную реакционную смесь помещают в теплое место (+37÷40°С) на 24 часа до полного обесцвечивания.An aqueous solution of iron (III) chloride hexahydrate is used as a standard solution for the calibration curve. To this solution is added a solution of concentrated hydrochloric acid HCl, stirred and the resulting reaction mixture is placed in a warm place (+37÷40°C) for 24 hours until complete discoloration.

После полного обесцвечивания к реакционной смеси добавляют деионизованную воду и водный раствор тиоцианата аммония (концентрация 50 мг/мл). Интенсивность красной окраски измеряют спектрофотометрически (объем Vраствора = 2 мл).After complete discoloration, deionized water and an aqueous solution of ammonium thiocyanate (concentration 50 mg/ml) are added to the reaction mixture. The intensity of the red color is measured spectrophotometrically (volume V of the solution = 2 ml).

Получают спектры поглощения калибровочных растворов с концентрациями хлорида железа (III) (см. фиг.1) и градуировочную кривую (см. фиг. 2).Receive absorption spectra of calibration solutions with concentrations of iron chloride (III) (see figure 1) and a calibration curve (see figure 2).

Затем берут анализируемую водную систему (коллоидного раствора, суспензии, дисперсии) с образцом железа неизвестной концентрации Then they take the analyzed aqueous system (colloidal solution, suspension, dispersion) with a sample of iron of unknown concentration

Также добавляют раствор концентрированной соляной кислоты HCl, перемешивают и полученную реакционную смесь помещают в теплое место (+37÷40°С) на 24 часа до полного обесцвечивания.Also add a solution of concentrated hydrochloric acid HCl, stir and the resulting reaction mixture is placed in a warm place (+37÷40°C) for 24 hours until complete discoloration.

После полного обесцвечивания к реакционной смеси добавляют деионизованную воду и водный раствор тиоцианата аммония (концентрация 50 мг/мл). Интенсивность красной окраски измеряют спектрофотометрически (объем Vраствора = 2 мл).After complete discoloration, deionized water and an aqueous solution of ammonium thiocyanate (concentration 50 mg/ml) are added to the reaction mixture. The intensity of the red color is measured spectrophotometrically (volume V of the solution = 2 ml).

Содержание железа находят по калибровочной кривой по максимому оптической плотности при длине волны 480 нм.The iron content is found from the calibration curve by the maximum optical density at a wavelength of 480 nm.

Способ позволяет определять количество железа в концентрациях от 0.1 до 2.5 г/л (т.е. 0.1 - 2.5 мг/мл) в анализируемой системе.The method allows to determine the amount of iron in concentrations from 0.1 to 2.5 g/l (ie 0.1 to 2.5 mg/ml) in the analyzed system.

Пример 1.Example 1

Определение количества оксида железа (II, III) в коллоидном растворе.Determination of the amount of iron oxide (II, III) in a colloidal solution.

К 0.1 мл коллоидного раствора оксида железа (II, III) (VFe3O4) неизвестной концентрации (Х моль/л, М) добавляют 0.9 мл раствора концентрированной соляной кислоты HCl (происходит разбавление анализируемого раствора в 10 раз), перемешивают и полученную реакционную смесь (объем 1 мл, рН 1) помещают в теплое место (+37÷40°С) на 24 часа до полного обесцвечивания. После полного обесцвечивания к 0.3 мл реакционной смеси добавляют 1.2 мл деионизованной воды и 0.6 мл водного раствора тиоцианата аммония (концентрация 50 мг/мл) (разбавление еще в 7 раз) и измеряют интенсивность красной окраски при помощи спектрофотометра.To 0.1 ml of a colloidal solution of iron (II, III) oxide (V Fe3O4 ) of unknown concentration (X mol/l, M), add 0.9 ml of a solution of concentrated hydrochloric acid HCl (the analyzed solution is diluted 10 times), stirred and the resulting reaction mixture ( volume 1 ml, pH 1) placed in a warm place (+37÷40°C) for 24 hours until complete discoloration. After complete discoloration, 1.2 ml of deionized water and 0.6 ml of an aqueous solution of ammonium thiocyanate (concentration 50 mg/ml) are added to 0.3 ml of the reaction mixture (dilution by a further 7 times) and the intensity of the red color is measured using a spectrophotometer.

В качестве стандартного раствора для калибровочной кривой используют водный раствор хлорида железа (III) гексагидрата.An aqueous solution of iron (III) chloride hexahydrate is used as a standard solution for the calibration curve.

Содержание железа находят по калибровочной кривой по максимому оптической плотности (OD) при длине волны 480 нм с учетом разбавления исходного анализируемого раствора в 70 раз. Исходные концентрации железа (III) в стандартном растворе (CFe(III)исх_ст) и измеряемом растворе (CFe(III)изм_ст) представлены в Таблице 1. Содержание железа находят по калибровочной кривой с максимумом оптической плотности при длине волны 480 нм.The iron content is found from the calibration curve by the maximum optical density (OD) at a wavelength of 480 nm, taking into account the dilution of the original analyzed solution by 70 times. The initial concentrations of iron (III) in the standard solution (C Fe(III) ref_st ) and the measured solution (C Fe(III) meas_st ) are presented in Table 1. The iron content is found from the calibration curve with a maximum optical density at a wavelength of 480 nm.

Таблица 1. Сведения о концентрациях железа (III) в исходном стандартном растворе (CFe(III)исх_ст, мг/мл) и в измеряемом стандартном растворе (CFe(III)изм_ст, мг/мл).Table 1. Information about the concentrations of iron (III) in the initial standard solution (C Fe(III) ref_st , mg/ml) and in the measured standard solution (C Fe(III) rev_st , mg/ml). Концентрация хлорида железа (III) гексагидрата в исходном стандартном растворе, CFeCl3исх_ст, мг/млConcentration of iron (III) chloride hexahydrate in the initial standard solution, C FeCl3ref_st , mg/ml Концентрация хлорида железа (III) гексагидрата в измеряемом стандартном растворе, CFeCl3изм_ст, мг/млConcentration of iron (III) chloride hexahydrate in the measured standard solution, C FeCl3meas_st , mg/ml Концентрация хлорида железа (III) гексагидрата в измеряемом стандартном растворе, CFe(III)изм_ст, мМConcentration of iron (III) chloride hexahydrate in the measured standard solution, C Fe(III)meas_st , mM 0
0.004
0.009
0.019
0.039
0.078
0.156
0.312
0.625
1.250
2.500
0
0.004
0.009
0.019
0.039
0.078
0.156
0.312
0.625
1.250
2.500
0
6.97545*10-5
0.000139509
0.000279018
0.000558036
0.001116071
0.002232143
0.004464286
0.008928571
0.017857143
0.035714286
0
6.97545*10 -5
0.000139509
0.000279018
0.000558036
0.001116071
0.002232143
0.004464286
0.008928571
0.017857143
0.035714286
0
0.000258
0.000516
0.001032
0.002065
0.004129
0.008258
0.016516
0.033032
0.066064
0.132128
0
0.000258
0.000516
0.001032
0.002065
0.004129
0.008258
0.016516
0.033032
0.066064
0.132128
CFeCl3изм_ст = CFeCl3исх_ст / 70
CFe(III)изм_ст = CFeCl3изм_ст / MFeCl3x6H2O
MFeCl3x6H2O = 270.3 г/моль
C FeCl3meas_st = C FeCl3ref_st / 70
C Fe(III)meas_st = C FeCl3meas_st / M FeCl3x6H2O
M FeCl3x6H2O = 270.3 g/mol

Спектры поглощения калибровочных растворов представлены на фиг.1. Данные для построения калибровочной кривой и сама калибровочная кривая представлены в Таблице 2 и на фиг. 2, соответственно.The absorption spectra of the calibration solutions are presented in Fig.1. The data for constructing the calibration curve and the calibration curve itself are presented in Table 2 and in FIG. 2, respectively.

Таблица 2. Сведения о концентрациях железа (III) в измеряемом стандартном растворе (CFe(III)изм_ст, мг/мл) и соответствующие им значения оптической плотности (OD) при 480 нм на спектрах поглощения измеряемых стандартных растворов.Table 2. Information about the concentrations of iron (III) in the measured standard solution (C Fe(III)meas_st , mg/ml) and the corresponding optical density (OD) values at 480 nm on the absorption spectra of the measured standard solutions.

Концентрация железа (III) в измеряемом стандартном растворе, CFe(III)изм_ст, мМThe concentration of iron (III) in the measured standard solution, C Fe(III)meas_st , mM OD при 480 нмOD at 480 nm 0
0.000258
0.000516
0.001032
0.002065
0.004129
0.008258
0.016516
0.033032
0.066064
0.132128
0
0.000258
0.000516
0.001032
0.002065
0.004129
0.008258
0.016516
0.033032
0.066064
0.132128
0.001
0.002
0.004
0.009
0.017
0.034
0.065
0.138
0.282
0.55
1.065
0.001
0.002
0.004
0.009
0.017
0.034
0.065
0.138
0.282
0.55
1.065

На фиг. 3 представлены спектры поглощения измеряемого коллоидного раствора оксида железа (II, III). Измерение проводилось в 3 повторностях. Значения OD при 480 нм для каждого измерения представлены в Таблице 3.In FIG. 3 shows the absorption spectra of the measured colloidal solution of iron oxide (II, III). The measurement was carried out in 3 repetitions. OD values at 480 nm for each measurement are presented in Table 3.

Таблица 3. (коллоид)Table 3. (colloidal) Коллоидный раствор Fe3O4 Colloidal solution of Fe 3 O 4 OD при 480 нмOD at 480 nm Концентрация железа (III) в измеряемом растворе, CFe(III)изм, мМIron (III) concentration in measured solution, C Fe(III)meas , mM Концентрация железа (III) в исходном растворе, CFe(III)исх, мМThe concentration of iron (III) in the initial solution, C Fe(III) ref , mM Масса Fe3O4 в исходном коллоидном растворе, mFe3O4_исх, мгWeight of Fe 3 O 4 in the initial colloidal solution, m Fe3O4_ref , mg 1
2
3
one
2
3
0.969
0.979
0.994
0.969
0.979
0.994
0.119213
0.120446
0.122296
0.119213
0.120446
0.122296
8.344885
8.43122
8.43122
8.344885
8.43122
8.43122
0.193
0.195
0.198
0.193
0.195
0.198
CFe(III)изм = (OD-0.0024)/8.1082
CFe(III)исх = CFe(III)изм * 70
mМНЧ_исх, = CFe(III)исх * Vраствора * MFe3O4
Vраствора = 0.1 мл
MFe3O4 = 231.54 г/моль
C Fe(III)meas = (OD-0.0024)/8.1082
C Fe(III)ref = C Fe(III)meas * 70
m MNP_ref , = C Fe(III)ref * V solution * M Fe3O4
V solution = 0.1 ml
M Fe3O4 = 231.54 g/mol
CFe(III)исх = 8.446 ± 0.109 мМ
mFe3O4_исх = 0.195 ± 0.003 мг
C Fe(III) ref = 8.446 ± 0.109 mM
m Fe3O4_ref = 0.195 ± 0.003 mg

Из уравнения калибровочной кривой по значениям OD рассчитывается концентрация железа (III) в измеряемом растворе (CFe(III)изм, мМ), из которой рассчитывается концентрация железа (III) в исходном растворе (CFe(III)исх, мМ); результаты расчетов представлены в Таблице 3. И далее находится масса наночастиц оксида железа (II, III) в исходном коллоидном растворе (mFe3O4) (Таблица 3).The concentration of iron (III) in the measured solution is calculated from the equation of the calibration curve using the OD values (C Fe(III)meas , mM), from which the concentration of iron (III) in the initial solution is calculated (C Fe(III) ref , mM); the calculation results are presented in Table 3. And then the mass of iron oxide (II, III) nanoparticles in the initial colloidal solution (m Fe3O4 ) is found (Table 3).

В результате получается, что в 0.1 мл исследуемого коллоидного раствора содержится 0.195 ± 0.003 мг наночастиц оксида железа (II, III), что соответствует концентрации 1.95 мг/мл.As a result, it turns out that 0.1 ml of the colloidal solution under study contains 0.195 ± 0.003 mg of iron(II, III) oxide nanoparticles, which corresponds to a concentration of 1.95 mg/ml.

Пример расчета для OD = 0.969.Calculation example for OD = 0.969.

1) концентрация железа (III) в измеряемом растворе:1) the concentration of iron (III) in the measured solution:

CFe(III)изм = (0.969-0.0024)/8.1082 = 0.119213 (мМ)C Fe(III) meas = (0.969-0.0024)/8.1082 = 0.119213 (mM)

2) концентрация железа (III) в исходном растворе:2) the concentration of iron (III) in the initial solution:

CFe(III)изм = CFe(III)изм *7*10= 0.119213*7*10 = 8.344885 (мМ) = 8.344885*10-3 (М)C Fe(III)meas = C Fe(III) meas *7*10= 0.119213*7*10 = 8.344885 (mM) = 8.344885*10 -3 (M)

3) масса наночастиц магнетита в исходном коллоидном растворе объемом 0.1 мл:3) the mass of magnetite nanoparticles in the initial colloidal solution with a volume of 0.1 ml:

mМНЧ_исх, = CFe(III)исх * Vраствора * MFe3O4 = 8.344885*10-3*0.1*231.54 = 0.193 (мг)m MNP_ref , = C Fe(III)ref * V solution * M Fe3O4 = 8.344885*10 -3 *0.1*231.54 = 0.193 (mg)

где Vраствора = 0.1 мл, MFe3O4 = 231.54 г/моль.where V solution = 0.1 ml, M Fe3O4 = 231.54 g/mol.

Пример 2.Example 2

Определение количества оксида железа (II, III) в суспензии.Determination of the amount of iron oxide (II, III) in suspension.

К 0.1 мл суспензии, содержащей оксид железа (II, III), (VFe3O4) неизвестной концентрации (Х моль/л, М), добавляют 0.9 мл раствора концентрированной соляной кислоты HCl, перемешивают и полученную реакционную смесь (объем 1 мл, рН 1) помещают в теплое место (+37÷40 оС) на 24 часа до полного обесцвечивания. После полного обесцвечивания к 0.3 мл реакционной смеси добавляют 1.2 мл деионизованной воды и 0.6 мл водного раствора тиоцианата аммония (концентрация 50 мг/мл) и измеряют интенсивность красной окраски при помощи спектрофотометра. Содержание железа находят по калибровочной кривой с максимумом оптической плотности при длине волны 480 нм.To 0.1 ml of a suspension containing iron(II, III) oxide (VFe3O4) of an unknown concentration (X mol/l, M), add 0.9 ml of a solution of concentrated hydrochloric acid HCl, stir, and the resulting reaction mixture (volume 1 ml, pH 1) placed in a warm place (+37÷40 °C) for 24 hours until complete discoloration. After complete discoloration, 1.2 ml of deionized water and 0.6 ml of an aqueous solution of ammonium thiocyanate (concentration 50 mg/ml) are added to 0.3 ml of the reaction mixture, and the intensity of the red color is measured using a spectrophotometer. The iron content is found from the calibration curve with a maximum optical density at a wavelength of 480 nm.

Спектры поглощения калибровочных растворов представлены на фиг.1. Данные для построения калибровочной кривой и сама калибровочная кривая представлены в Таблице 2 и на фиг. 2, соответственно.The absorption spectra of the calibration solutions are presented in Fig.1. The data for constructing the calibration curve and the calibration curve itself are presented in Table 2 and in FIG. 2, respectively.

На фиг. 4 представлены спектры поглощения измеряемой суспензии, содержащей наночастицы оксида железа (II, III). Измерение проводилось в 3 повторностях. Значения OD при 480 нм для каждого измерения представлены в Таблице 4.In FIG. Figure 4 shows the absorption spectra of the measured suspension containing nanoparticles of iron oxide (II, III). The measurement was carried out in 3 repetitions. The OD values at 480 nm for each measurement are presented in Table 4.

Таблица 4. (Суспензия)Table 4. (Suspension)

Суспензия, содержащая наночастицы Fe3O4 Suspension containing Fe 3 O 4 nanoparticles OD при 480 нмOD at 480 nm Концентрация железа (III) в измеряемом растворе, CFe(III)изм, мМIron (III) concentration in measured solution, C Fe(III)meas , mM Концентрация железа (III) в исходном растворе, CFe(III)исх, мМThe concentration of iron (III) in the initial solution, C Fe(III) ref , mM Масса Fe3O4 в исходной суспензии, mFe3O4_исх, мгMass of Fe 3 O 4 in the initial suspension, m Fe3O4_ref , mg 1
2
3
one
2
3
0.991
0.973
0.955
0.991
0.973
0.955
0.121926
0.119706
0.117486
0.121926
0.119706
0.117486
8.534817
8.379418
8.224020
8.534817
8.379418
8.224020
0.198
0.194
0.190
0.198
0.194
0.190
CFe(III)изм = (OD-0.0024)/8.1082
CFe(III)исх = CFe(III)изм * 70
mМНЧ_исх, = CFe(III)исх * Vраствора * MFe3O4
Vраствора = 0.1 мл
MFe3O4 = 231.54 г/моль
C Fe(III)meas = (OD-0.0024)/8.1082
C Fe(III)ref = C Fe(III)meas * 70
m MNP_ref , = C Fe(III)ref * V solution * M Fe3O4
V solution = 0.1 ml
M Fe3O4 = 231.54 g/mol
CFe(III)исх = 8.380 ± 0.155 мМ
mFe3O4_исх = 0.194 ± 0.004 мг
C Fe(III) ref = 8.380 ± 0.155 mM
m Fe3O4_ref = 0.194 ± 0.004 mg

Из уравнения калибровочной кривой по значениям OD рассчитывается концентрация железа (III) в измеряемом растворе (CFe(III)изм, мМ), из которой рассчитывается концентрация железа (III) в исходной суспензии (CFe(III)исх, мМ); результаты расчетов представлены в Таблице 4. И далее находится масса наночастиц оксида железа (II, III) в исходном коллоидном растворе (mFe3O4) (Таблица 4).The concentration of iron (III) in the measured solution is calculated from the equation of the calibration curve using the OD values (C Fe(III)meas , mM), from which the concentration of iron (III) in the initial suspension is calculated (C Fe(III) ref , mM); the calculation results are presented in Table 4. And then the mass of iron oxide (II, III) nanoparticles in the initial colloidal solution (m Fe3O4 ) is found (Table 4).

В результате получается, что в 0.1 мл исследуемой суспензии содержится 0.194±0.004 мг наночастиц оксида железа (II, III), что соответствует концентрации 1.94 мг/мл.As a result, it turns out that 0.1 ml of the test suspension contains 0.194±0.004 mg of iron (II, III) oxide nanoparticles, which corresponds to a concentration of 1.94 mg/ml.

Пример 3.Example 3

Определение количества оксида железа (II, III) в дисперсии.Determination of the amount of iron oxide (II, III) in the dispersion.

К 0.1 мл дисперсии, содержащей оксид железа (II, III), (VFe3O4) неизвестной концентрации (Х моль/л, М), добавляют 0.9 мл раствора концентрированной соляной кислоты HCl, перемешивают и полученную реакционную смесь (объем 1 мл, рН 1) помещают в теплое место (+37÷40°С) на 24 часа до полного обесцвечивания. После полного обесцвечивания к 0.3 мл реакционной смеси добавляют 1.2 мл деионизованной воды и 0.6 мл водного раствора тиоцианата аммония (концентрация 50 мг/мл) и измеряют интенсивность красной окраски при помощи спектрофотометра. Содержание железа находят по калибровочной кривой с максимумом оптической плотности при длине волны 480 нм. To 0.1 ml of a dispersion containing iron oxide (II, III), (V Fe3O4 ) of an unknown concentration (X mol/l, M), add 0.9 ml of a solution of concentrated hydrochloric acid HCl, stir, and the resulting reaction mixture (volume 1 ml, pH 1 ) is placed in a warm place (+37÷40°C) for 24 hours until complete discoloration. After complete discoloration, 1.2 ml of deionized water and 0.6 ml of an aqueous solution of ammonium thiocyanate (concentration 50 mg/ml) are added to 0.3 ml of the reaction mixture, and the intensity of the red color is measured using a spectrophotometer. The iron content is found from the calibration curve with a maximum optical density at a wavelength of 480 nm.

Спектры поглощения калибровочных растворов представлены на фиг.1. Данные для построения калибровочной кривой и сама калибровочная кривая представлены в Таблице 2 и на фиг. 2, соответственно.The absorption spectra of the calibration solutions are presented in Fig.1. The data for constructing the calibration curve and the calibration curve itself are presented in Table 2 and in FIG. 2, respectively.

На фиг. 4 представлены спектры поглощения измеряемой дисперсии, содержащей наночастицы оксида железа (II, III). Измерение проводилось в 3 повторностях. Значения OD при 480 нм для каждого измерения представлены в Таблице 5.In FIG. Figure 4 shows the absorption spectra of the measured dispersion containing nanoparticles of iron oxide (II, III). The measurement was carried out in 3 repetitions. OD values at 480 nm for each measurement are presented in Table 5.

Таблица 5. (Дисперсия)Table 5. (Dispersion) Дисперсия, содержащая Fe3O4 Dispersion containing Fe 3 O 4 OD при 480 нмOD at 480 nm Концентрация железа (III) в измеряемом растворе, CFe(III)изм, мМThe concentration of iron (III) in the measured solution, C Fe(III)meas , mM Концентрация железа (III) в исходном растворе, CFe(III)исх, мМThe concentration of iron (III) in the initial solution, C Fe(III) ref , mM Масса Fe3O4 в исходной дисперсии, mFe3O4_исх, мгWeight of Fe 3 O 4 in the initial dispersion, m Fe3O4_ref , mg 1
2
3
one
2
3
0.067
0.076
0.083
0.067
0.076
0.083
0.007967
0.009077
0.009941
0.007967
0.009077
0.009941
0.557707
0.635406
0.695839
0.557707
0.635406
0.695839
0.013
0.015
0.016
0.013
0.015
0.016
CFe(III)изм = (OD-0.0024)/8.1082
CFe(III)исх = CFe(III)изм * 70
mМНЧ_исх, = CFe(III)исх * Vраствора * MFe3O4
Vраствора = 0.1 мл
MFe3O4 = 231.54 г/моль
C Fe(III)meas = (OD-0.0024)/8.1082
C Fe(III)ref = C Fe(III)meas * 70
m MNP_ref , = C Fe(III)ref * V solution * M Fe3O4
V solution = 0.1 ml
M Fe3O4 = 231.54 g/mol
CFe(III)исх = 0.630 ± 0.070 мМ
mFe3O4_исх = 0.015 ± 0.002 мг
C Fe(III)ref = 0.630 ± 0.070 mM
m Fe3O4_ref = 0.015 ± 0.002 mg

Из уравнения калибровочной кривой по значениям OD рассчитывается концентрация железа (III) в измеряемом растворе (CFe(III)изм, мМ), из которой рассчитывается концентрация железа (III) в исходной дисперсии (CFe(III)исх, мМ); результаты расчетов представлены в Таблице 5. И далее находится масса наночастиц оксида железа (II, III) в исходной дисперсии (mFe3O4) (Таблица 5).The concentration of iron (III) in the measured solution is calculated from the equation of the calibration curve using the OD values (C Fe(III)meas , mM), from which the concentration of iron (III) in the initial dispersion is calculated (C Fe(III)ref , mM); the calculation results are presented in Table 5. And then the mass of iron oxide (II, III) nanoparticles in the initial dispersion (m Fe3O4 ) is found (Table 5).

В результате получается, что в 0.1 мл исследуемой дисперсии содержится 0.015 ± 0.002 мг наночастиц оксида железа (II, III), что соответствует концентрации 0.15 мг/мл.As a result, it turns out that 0.1 ml of the studied dispersion contains 0.015 ± 0.002 mg of iron(II, III) oxide nanoparticles, which corresponds to a concentration of 0.15 mg/ml.

Соотношение соляной кислоты к водному раствору исследуемого образца подобрано таким образом, чтобы количество кислоты было в избытке.The ratio of hydrochloric acid to an aqueous solution of the test sample is selected in such a way that the amount of acid is in excess.

Таким образом, заявляемый способ позволяет точно и надежно определять малые концентрации железа в коллоидных растворах, суспензиях и дисперсиях.Thus, the proposed method allows you to accurately and reliably determine low concentrations of iron in colloidal solutions, suspensions and dispersions.

Claims (2)

1. Способ фотометрического определения количества железа в водном растворе исследуемого образца, заключающийся в добавлении к водному раствору исследуемого образца кислоты и индикатора в количестве, эффективном для образования окрашенного комплекса, отличающийся тем, что после добавления кислоты смесь нагревают до 37–40°С и выдерживают при этой температуре в течение суток для получения раствора трёхвалентного железа, после добавления индикатора определяют количество трёхвалентного железа в окрашенном комплексе спектрофотометрическим методом, при этом в качестве кислоты используют соляную кислоту, а в качестве индикатора используют водный раствор тиоцианата аммония, причём соляную кислоту добавляют в избытке по отношению к раствору исследуемого образца.1. A method for photometric determination of the amount of iron in an aqueous solution of the test sample, which consists in adding an acid and an indicator to the aqueous solution of the test sample in an amount effective for the formation of a colored complex, characterized in that after adding the acid, the mixture is heated to 37–40°C and kept at this temperature for a day to obtain a solution of ferric iron, after adding the indicator, the amount of ferric iron in the colored complex is determined by the spectrophotometric method, while hydrochloric acid is used as an acid, and an aqueous solution of ammonium thiocyanate is used as an indicator, and hydrochloric acid is added in excess with respect to the solution of the test sample. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве водного раствора исследуемого образца используют либо коллоидный раствор, либо суспензию, либо дисперсию.2. The method according to claim 1, characterized in that either a colloidal solution, or a suspension, or a dispersion is used as an aqueous solution of the test sample.
RU2022101564A 2022-01-25 Method for photometric determination of the quantity of iron RU2784330C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2784330C1 true RU2784330C1 (en) 2022-11-23

Family

ID=

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3709662A (en) * 1970-07-20 1973-01-09 Hach Chemical Co Iron analysis reagent formulation
RU2340892C1 (en) * 2007-07-18 2008-12-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарева" Photometric method of detecting iron (iii) in pure salt solutions
CN103323412A (en) * 2013-05-30 2013-09-25 攀钢集团江油长城特殊钢有限公司 Thiocyanate spectrophotometry method for detecting iron content of high-temperature alloy
CN109100347A (en) * 2018-08-31 2018-12-28 开封龙宇化工有限公司 In a kind of process of producing polyformaldehyde in material benzenemethanol iron content measuring method

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3709662A (en) * 1970-07-20 1973-01-09 Hach Chemical Co Iron analysis reagent formulation
RU2340892C1 (en) * 2007-07-18 2008-12-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарева" Photometric method of detecting iron (iii) in pure salt solutions
CN103323412A (en) * 2013-05-30 2013-09-25 攀钢集团江油长城特殊钢有限公司 Thiocyanate spectrophotometry method for detecting iron content of high-temperature alloy
CN109100347A (en) * 2018-08-31 2018-12-28 开封龙宇化工有限公司 In a kind of process of producing polyformaldehyde in material benzenemethanol iron content measuring method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Gay et al. Perchloric acid enhances sensitivity and reproducibility of the ferric–xylenol orange peroxide assay
Ceriotti et al. Improved direct specific determination of serum iron and total iron-binding capacity.
US7785892B2 (en) Method of determining iron concentration
JPS6259265B2 (en)
RU2784330C1 (en) Method for photometric determination of the quantity of iron
RU2298171C1 (en) Photometer method for determination of iron (ii) in solutions of pure salts and mixtures thereof
US5151370A (en) Reagent and method for serum iron assay
JPH07209304A (en) Composition for analysis of protein in urine and measurement thereof
CN109459420B (en) Method for detecting di/ferric iron ions in water body
Chauhan et al. Use of calmagite for the determination of traces of magnesium in biological materials
Wang et al. Microdetermination of proteins by enhanced Rayleigh light scattering spectroscopy with morin
Anisimovich et al. Spectrophotometric determination of proteins in biological fluids
US4278440A (en) Reagent and method for direct determination of chloride in serum
Abe et al. Simultaneous determination of trace iron (II) and iron (III) based on kinetic spectrophotometry of the iron (III)-pyrocatechol violet complex in a micellar medium
Isoe et al. A new spectrophotometric method for determination of urinary protein using erythrosin B
Burcar et al. Spectrophotometric determination of magnesium in blood serum using magon
US3185549A (en) Colorimetric determination of chlorides in serum
Frings et al. Automated method for determination of serum calcium by use of alizarin
Guyon et al. A fluorometric method for determining trace quantities of fluoride
CN117164883B (en) Light-controllable fluorescent hydrogel detection object and bilirubin detection method
Zaporozhets et al. Spectrophotometric determination of oxyhalides with N, N-diethylaniline
Ioannou et al. Kinetic fluorometric determination of aluminum in serum.
Baginski et al. Direct serum inorganic phosphate determination
VLĂDESCU et al. Determination of Vitamin H1 by the Potentiometric Titration
RU2267778C1 (en) Indicator composition for determination of cobalt (ii) in aqueous solution