Аналітичні схеми мікрохвильового розкладу гірських порід і мінералів та визначення в них мікроелементів методом масспектрометрії з індукційно зв’язаною плазмою

Представлено аналітичні схеми розкладання гірських порід та мінералів з використанням мікрохвильової системи ЕТNОS-1, що дозволяють значно зменшити тривалість та працемісткість пробопідготовки. Наведено результати визначення мікромелементів з використанням мас-спектрометрії з індукційно зв’язаною пл...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2010
Hauptverfasser:	Самчук, А.І., Пономаренко, О.М., Антоненко, О.Г.
Format:	Artikel
Sprache:	Ukrainian
Veröffentlicht:	Інститут загальної та неорганічної хімії ім. В.І. Вернадського НАН України 2010
Schriftenreihe:	Украинский химический журнал
Schlagworte:	Аналитическая химия
Online Zugang:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/186116
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	Аналітичні схеми мікрохвильового розкладу гірських порід і мінералів та визначення в них мікроелементів методом масспектрометрії з індукційно зв’язаною плазмою / А.І. Самчук, О.М. Пономаренко, О.Г. Антоненко // Украинский химический журнал. — 2010. — Т. 76, № 10. — С. 115-121. — Бібліогр.: 9 назв. — укр.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-186116
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1861162022-11-05T01:24:34Z Аналітичні схеми мікрохвильового розкладу гірських порід і мінералів та визначення в них мікроелементів методом масспектрометрії з індукційно зв’язаною плазмою Самчук, А.І. Пономаренко, О.М. Антоненко, О.Г. Аналитическая химия Представлено аналітичні схеми розкладання гірських порід та мінералів з використанням мікрохвильової системи ЕТNОS-1, що дозволяють значно зменшити тривалість та працемісткість пробопідготовки. Наведено результати визначення мікромелементів з використанням мас-спектрометрії з індукційно зв’язаною плазмою (ІСР-МS) без попереднього концентрування. Приведены аналитические схемы разложения горных пород и минералов с применением микроволновой системы ETHOS-1 для последующего определения микроэлементов методом ICP-MS-спектрометрии. Разработанные методики отличаются высокой эффективностью и позволяют значительно уменьшить время и трудоемкость пробоподготовки в сравнении с классическими схемами. Analytical schemes for decomposition of rocks and minerals appylying microwave system ETHOS-1 for the following determination of microelements using ICP-MS spectrometry are represented. The methods developed are nighly effective and time-saving in comparison with classical schemes. 2010 Article Аналітичні схеми мікрохвильового розкладу гірських порід і мінералів та визначення в них мікроелементів методом масспектрометрії з індукційно зв’язаною плазмою / А.І. Самчук, О.М. Пономаренко, О.Г. Антоненко // Украинский химический журнал. — 2010. — Т. 76, № 10. — С. 115-121. — Бібліогр.: 9 назв. — укр. 0041–6045 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/186116 546.91.543.42 uk Украинский химический журнал Інститут загальної та неорганічної хімії ім. В.І. Вернадського НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Ukrainian
topic	Аналитическая химия Аналитическая химия
spellingShingle	Аналитическая химия Аналитическая химия Самчук, А.І. Пономаренко, О.М. Антоненко, О.Г. Аналітичні схеми мікрохвильового розкладу гірських порід і мінералів та визначення в них мікроелементів методом масспектрометрії з індукційно зв’язаною плазмою Украинский химический журнал
description	Представлено аналітичні схеми розкладання гірських порід та мінералів з використанням мікрохвильової системи ЕТNОS-1, що дозволяють значно зменшити тривалість та працемісткість пробопідготовки. Наведено результати визначення мікромелементів з використанням мас-спектрометрії з індукційно зв’язаною плазмою (ІСР-МS) без попереднього концентрування.
format	Article
author	Самчук, А.І. Пономаренко, О.М. Антоненко, О.Г.
author_facet	Самчук, А.І. Пономаренко, О.М. Антоненко, О.Г.
author_sort	Самчук, А.І.
title	Аналітичні схеми мікрохвильового розкладу гірських порід і мінералів та визначення в них мікроелементів методом масспектрометрії з індукційно зв’язаною плазмою
title_short	Аналітичні схеми мікрохвильового розкладу гірських порід і мінералів та визначення в них мікроелементів методом масспектрометрії з індукційно зв’язаною плазмою
title_full	Аналітичні схеми мікрохвильового розкладу гірських порід і мінералів та визначення в них мікроелементів методом масспектрометрії з індукційно зв’язаною плазмою
title_fullStr	Аналітичні схеми мікрохвильового розкладу гірських порід і мінералів та визначення в них мікроелементів методом масспектрометрії з індукційно зв’язаною плазмою
title_full_unstemmed	Аналітичні схеми мікрохвильового розкладу гірських порід і мінералів та визначення в них мікроелементів методом масспектрометрії з індукційно зв’язаною плазмою
title_sort	аналітичні схеми мікрохвильового розкладу гірських порід і мінералів та визначення в них мікроелементів методом масспектрометрії з індукційно зв’язаною плазмою
publisher	Інститут загальної та неорганічної хімії ім. В.І. Вернадського НАН України
publishDate	2010
topic_facet	Аналитическая химия
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/186116
citation_txt	Аналітичні схеми мікрохвильового розкладу гірських порід і мінералів та визначення в них мікроелементів методом масспектрометрії з індукційно зв’язаною плазмою / А.І. Самчук, О.М. Пономаренко, О.Г. Антоненко // Украинский химический журнал. — 2010. — Т. 76, № 10. — С. 115-121. — Бібліогр.: 9 назв. — укр.
series	Украинский химический журнал
work_keys_str_mv	AT samčukaí analítičníshemimíkrohvilʹovogorozkladugírsʹkihporídímíneralívtaviznačennâvnihmíkroelementívmetodommasspektrometríízíndukcíjnozvâzanoûplazmoû AT ponomarenkoom analítičníshemimíkrohvilʹovogorozkladugírsʹkihporídímíneralívtaviznačennâvnihmíkroelementívmetodommasspektrometríízíndukcíjnozvâzanoûplazmoû AT antonenkoog analítičníshemimíkrohvilʹovogorozkladugírsʹkihporídímíneralívtaviznačennâvnihmíkroelementívmetodommasspektrometríízíndukcíjnozvâzanoûplazmoû
first_indexed	2025-07-16T07:08:37Z
last_indexed	2025-07-16T07:08:37Z
_version_	1837786430362877952
fulltext	АНАЛИТИЧЕСКАЯ ХИМИЯ УДК 546.91.543.42 А.І. Самчук, О.М. Пономаренко, О.Г. Антоненко АНАЛІТИЧНІ СХЕМИ МІКРОХВИЛЬОВОГО РОЗКЛАДУ ГІРСЬКИХ ПОРІД І МІНЕРАЛІВ ТА ВИЗНАЧЕННЯ В НИХ МІКРОЕЛЕМЕНТІВ МЕТОДОМ МАС-СПЕКТРОМЕТРІЇ З ІНДУКЦІЙНО ЗВ’ЯЗАНОЮ ПЛАЗМОЮ Представлено аналітичні схеми розкладання гірських порід та мінералів з використанням мікрохвильової системи ЕТNОS-1, що дозволяють значно зменшити тривалість та працемісткість пробопідготовки. Наведено результати визначення мікромелементів з використанням мас-спектрометрії з індукційно зв’язаною плазмою (ІСР-МS) без попереднього концентрування. ВСТУП. На сьогоднішній день мас-спектромет- рія з індукційно зв’язаною плазмою (ІСР-МS) є новим методом в аналітичній хімії і займає прові- дне положення в ряду найефективніших методів аналітичної хімії. З перших днів існування ІСР- МS недоліком цього методу була велика кількість спектроскопічних і неспектроскопічних інтерфе- ренцій, які лімітували його аналітичні переваги. Однак з 1988 року з появою приладів ІСР-МS дру- гого покоління з високою роздільною здатністю та з подвійною фокусировкою, що комбінують маг- нетичні та електростатичні аналізатори, виникла можливість подолання обмежень цього методу. Широта областей використання ІСР-МS по- яснюється її винятковими аналітичними характе- ристиками: надзвичайно висока чутливість визна- чення (до 0.0001 ppb), висока відтворюваність (Sr – 0.001—0.03), велика кількість елементів, які мо- жна одночасно визначати (до 70), висока експре- сність — повний багатоелементний аналіз може бути виконаний всього за 60 с при використанні розчину проби тільки 0.5 мл. За оцінками автора роботи [1] плазменна спектроскопія вже пройшла революційну стадію розвитку, увійшла в еволю- ційний період і в найближчі роки не очікується ви- никнення нового методу, який би за своїми ана- літичними характеристиками переважав цей метод. Підготовка проби до аналізу є важливою та невід’ємною частиною і одночасно найбільш три- валою за трудомісткістю та економічно затрат- ною стадією аналітичних методів. Формування ана- літичного сигналу, його достовірність найбільшою мірою пов’язано зі стадією пробопідготовки [1—3]. У літературі описано багато різних науково обгрунтованих методів розкладу мінералів та гір- ських порід. Більшість із них заснована на розкла- ді в кислотах або на сплавленні [3]. Нині помітно зростає інтерес аналітиків до ро- зробки нових ефективних способів пробопідго- товки геологічних об’єктів із використанням мік- рохвильових (МХ) систем. Такий інтерес до МХ- випромінювання для пробопідготовки обумовле- ний прискоренням фізико-хімічних процесів під час розкладу проб у кислотах та досягненням пов- ноти розкладу [4, 5]. Особливо перспективним є гармонійне поєд- нання розкладу гірських порід у мікрохвильових печах і визначення мікроелементів методом ІСР- МS. Використання мікрохвильового випроміню- вання дозволяє досягти істотного зменшення ча- су переводу проби гірської породи або мінералу в розчин. Скорочення часу розчинення гірських по- рід у мікрохвильових печах обумовлене створен- ням в автоклаві високої температури і тиску (тиск до 8 МПа і температура до 250 оС) та впливом МХ- випромінювання на розчин і твердий зразок [1—3]. ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНА ЧАСТИНА. Метою цьо- го дослідження було створення аналітичних схем аналізу гірських порід, що побудоване за блочно- модульним типом. Ці схеми включають пробо- підготовку як із мікрохвильовим розкладом, так і з класичним розкладом, одержання аналітичних форм та подальше ІСР-МS-визначення рідкісних і благородних елементів. Об’єкти та методи дослідження. У роботі ви- користовували: лужні плавні Na2O2, LiBО2 (ч.д.а.), концентровані HF, HCl, HNO3, H2SO4, H3PO4 (ос.ч.), які додатково очищали за допомогою системи Sub- boiling. Воду із опором 18.2 мОм/см одержували за допомогою системи DIRECT-03 фірми MILLI- © А.І. Самчук, О.М . Пономаренко, О.Г. Антоненко , 2010 ISSN 0041-6045. УКР. ХИМ . ЖУРН . 2010. Т . 76, № 10 115 PORE. Для побудови градуювальних графіків за- стосовували стандартні розчини елементів Fluka (фірми SIGMA-OLORICH, Швейцарія), а також стандартні зразки Одеського фізико-технічного ін- ституту ім. А.В. Богатського. Розчинення проб проводили в мікрохвильо- вій печі ETNOS фірми MILESTONE (Італія). Ро- боча частота мікрохвильового випромінювання — 2450 мН , максимальна потужність — 1600 Вт. Значення температури, часу розкладу природних об’єктів та контроль за параметрами при проход- женні реакції в автоклавах задається та здійсню- ється сенсором із керамічним і тефлоновим по- криттям та управляється терміналом із кольоро- вим монітором (VGA 640-480). Перебіг реакції в автоклавах здійснюється автоматично відповідно до заданої програми і ві- дображається графічно на екрані комп’ютера. Вміст рідкісних та благородних елементів ви- значали мас-спектрометром з індукційно зв’яза- ною плазмою (ІСР-МS) аналізатора Element-2 (Ні- меччина). В якості внутрішнього стандарту вико- ристовували індій (115In), в якості зовнішнього — стандарти СГД-1А, СГД-2, СЗХ-3 (Інститут геохі- мії ім. А.П. Виноградова СВ РАН) (табл. 1) [6]. Аналітичні схеми, результати та їх обговорен- ня. Найчастіше при аналізі твердих проб гірських порід спостерігаються сильні перешкоди. В суча- сній ІСР-МS проби вводять у плазму, як прави- ло, у вигляді розчинів. Тому зараз актуальною за- Аналитическая химия Т а б л и ц я 1 Аналітичні схеми розкладу гірських порід та мінералів для ІСР-МS -аналізу Об’єкт аналізу Реагент Умови розкладу Альбітизований граніт (Cr-1A) 4HNO3 + 3HC1 + 2HF МХП* — 220 оC; 25 хв LiBO2 : п = 5:1 Сплавлення при 900 оC; 30 хв Амфібол, олівін, сфен, епідот ’’ ’’ Стійкі силікатні мінерали Гранат 4H2SO4 + 2HNO3 + 2HF МХП — 240 oC; 30 хв Топаз, берил Н3ВО3 + LiF Сплавлення при 800 оC KHF 2 Сплавлення при 600 оC Циркон KHF2 : n = 10:1; H3BO3 + LiF LiBO2 : n = 5:1 Сплавлення при 1000 оC; 45 хв Турмалін H3PO4 + H2SO4 + HF МХП — 240 оC; 25 хв Сланці, руди і шлами флотації та гравітації Na2O2 : n = 5:l Сплавлення при 600 оC; 30 хв 3HC1 + 2HNO3 + 2HF МХП — 230 оC; 30 хв Карбонатні породи, мінерали Доломіт, сидеріт, паризит 6HC1 + 2HNO3 + 2HF МХП — 220 оC; 20 хв Платинові концентрати, "хвости" флотації та гравітації 6HC1 + 2HNO3 + 2HF МХП — 240 оC; 30 хв Na2O2 Сплавлення при 600 оC; 30 хв Сульфідні руди 6HC1 + 2HNO3 + 2HF МХП — 220 оC; 20 хв Пірит, халькопірит, галеніт, сфалерит HCl + HNO3 МХП — 220 оC; 20 хв Оксиди, фосфати Колумбіт H2SO4 + HF МХП — 240 оC; 25 хв Ільменіт H3BO3 + 3NaF Сплавлення при 900 оC; 5 хв Магнетит, хромові руди, хромшпінель 3H2SO4 + 5H3PO4 МХП — 240 оC; 30 хв Рутил , корунд, колумбіт H3BO3 + NaF, LiBO2 Сплавлення при 800 оC Шеєліт, вольфраміт, каситерит HC1 МХП — 210 оC; 20 хв LiBO2 : n = 6:l Сплавлення при 1000 оC; 30 хв Апатит 4HNO3 + 2HCl + 2HF МХП — 200 oС; 15 хв Монацит 4HNO3 + 2HCl + 2HF; H2SO4 МХП — 210 oC С; 20 хв * МХП — мікрохвильова піч ETHOS. 116 ISSN 0041-6045. УКР. ХИМ . ЖУРН . 2010. Т . 76, № 10 лишається проблема розкладу мінеральної си- ровини з метою одержання розчинів необхідних для аналізу. З літературних даних витікає, що при розк- ладі геологічних матеріалів не завжди врахову- ються особливості ІСР-МS аналізу. Раціональний хід аналізу повинен передбачати відповідність роз- чинників і реагентів умовам як для розкладу, так і для подальшого вимірювання аналітичного сиг- налу. У зв’язку з цим виникає потреба в розгляді особливостей і можливостей використання різних способів розкладу гірських порід і мінералів і переведення їх у розчин для подальшого аналізу. При розкладі гірських порід елементи, що визна- чаються, необхідно перевести в такі сполуки, які досить легко транспортуються в плазму. Окрім то- го, при застосуванні ІСР-МS концентрація речо- вини в розчині не повинна перевищувати 10 мг/мл. Це обумовлено тим, що склад і концентрація роз- чину значно впливають на процеси переносу і розподілу атомів у плазмі. Від складу розчину залежить величина аналітичного сигналу на всіх стадіях його формування. Кількість і склад роз- чиненої речовини впливає на процес синтезу і випаровування часточок аерозолю. Підвищення концентрації, поверхневого натягу, в’язкості роз- чину приводить до збільшення розміру часточок в аерозолі, зниження ефективності небулайзера і, як наслідок, до виникнення ефекту матричної ін- терференції [7]. Раціональні схеми розкладу для подальшого ІСР-МS-аналізу повинні забезпечити такі умови: повне вилучення елементів, що визначаються із до- слідженої проби; універсальність або застосуван- ня до проб різного складу; можливість визначен- ня багатьох компонентів; низький сигнал холос- тої проби, що особливо важливо при визначенні на- нограмового вмісту елементів; мінеральні переш- коди, відокремлення деяких заважаючих компо- нентів (фтор-йонів); високу чутливість і відтворю- ваність визначення; використання стандартних зра- зків гірських порід, мінералів. Для розкладу геологічного матеріалу найчас- тіше застосовують фтористо-водневу, соляну, азот- ну і сірчану кислоти. Процес розкладу грунтує- ться на руйнуванні структури мінералів у резуль- таті хімічної взаємодії їх компонентів із введени- ми реагентами і сольватації, його швидкість зале- жить від складу речовини, що аналізується, на- важки і розміру часточок, а також від температу- ри і концентрації кислоти. Переваги застосування кислотного розкладу в порівнянні зі сплавлен- ням при ІСР-МS та атомно-адсорбційному ана- лізі геологічних матеріалів полягає в тому, що в розчин не вводяться йони лужних металів. У зв’язку з пошуком раціональних методик розкладу гірських порід і мінералів проведена по- рівняльна характеристика аналітичних схем роз- кладу. При цьому застосовували схеми розкладу геологічних матеріалів як за допомогою суміші ки- слот, так і комбіновані зі сплавленням. Поряд з цим здійснювали також розклад в МХ-полі при підвищеному тиску і температурі, для чого вико- ристовували колекцію стандартних зразків гірсь- ких порід, мінералів, руд і грунтів з різним скла- дом і властивостями, в яких вміст елементів був атестований. Як критерії оцінки схем розкладу і розчинен- ня проб геологічних матеріалів використовували коефіцієнт вилучення елементу із твердої проби в розчин. Коефіцієнт визначали зі співвідношення вмісту елементу в розчині до його атестованого вмі- сту в пробі [7, 8]. Таким чином, повноту переведення елементу в розчин і ефективність аналітичних схем розкла- ду характеризує збільшення коефіцієнту і набли- ження його значення до одиниці. Поведінку мінералів, гірських порід і грунтів при розкладі вивчали за наступними аналітични- ми схемами розкладу. 1. Розклад хлористо-водневою і азотною кис- лотами в мікрохвильовій печі. Наважку 0.2—0.1 г тонко подрібненого матеріалу закладали в тефло- новий автоклав, добавляли 9 мл хлористо-водне- вої кислоти (густина 1.19 г/см3), залишали при кім- натній температурі на 20 хв, доливали 3 мл азот- ної кислоти (густиною 1.4 г/см3) і поміщали автоклав у ротор МХ-печі, яку нагрівали за програмою при 220 оС протягом 25 хв. Після охолодження авток- лав розкривали, обмивали кришку водою. Розчин випаровували на водяній бані до сухих солей. За- лишок розчиняли в 10 мл хлористо-водневої кис- лоти (1.19 г/см3) і повторювали випаровування до вологих солей, які розчиняли в 10 %-й хлористо- водневій кислоті при нагріванні. Розчин переноси- ли в мірну колбу місткістю 50 мл і доливали до мітки тією ж кислотою. 2. Розклад фтористо-водневою і сірчаною кис- лотами в мікрохвильовій печі. Наважку 0.1 г тонко подрібненого досліджуваного матеріалу поміща- ли в автоклав із фторопласту. Приливали 10 мл фто- ристо-водневої і 2 мл сірчаної кислоти (1:1). Ротор ISSN 0041-6045. УКР. ХИМ . ЖУРН . 2010. Т . 76, № 10 117 переносили в МХ-піч і проводили розклад дос- ліджуваного матеріалу за програмою при 240 оС протягом 30 хв. Потім повторювали обробку ки- слотами, якщо розклад проби був неповний. Піс- ля охолодження автоклаву обмивали стінки стру- менем води. Для видалення фтору розчин випаро- вували на піщаній бані до появи густих білих парів сірчаної кислоти. Залишок сухих солей розчиня- ли при нагріванні в 10 мл хлористо-водневої ки- слоти (1:1). Розчин випаровували до вологих со- лей, які розчиняли в 20 мл 10 %-ї хлористо-водне- вої кислоти. Розчин переводили в мірну колбу об’ємом 100 мл і доводили до мітки 10 %-м розчи- ном тієї ж кислоти. 3. Розклад фтористо-водневою, хлористо-вод- невою і азотною кислотами в МХ-печі. Наважку 0.2—0.1 г досліджуваного матеріалу поміщали в автоклав із фторопласту, змочували 10 мл фтори- сто-водневої кислоти. Коли закінчувалося виді- лення газу, брали 15 мл свіжоприготовленої су- міші (3:1) хлористо-водневої і азотної кислот і продовжували розклад в МХ-печі за програмою при 230 оС на протязі 35 хв. Одержаний розчин випарювали до сухих солей, обмивали край чаш- ки водою, повторювали випарювання на піщаній бані до видалення парів кислот. Залишок солей розчиняли в 5 мл хлористо-водневої кислоти при нагріванні. Розчин випарювали до вологих солей, які розчиняли 10 %-ю хлористо-водневою кисло- тою. Розчин переводили в мірну колбу об’ємом 25 мл і доводили об’єм до мітки 10 %-ю соляною кислотою. 4. Розклад геологічного матеріалу в суміші фосфорної та сірчаної кислот в МХ-печі. В тефло- новий автоклав поміщали 0.1 г тонко подрібненої породи і доливали 3 мл H2SO4 і 4 мл H3PO4. Ро- тор вставляли в МХ-піч, яку нагрівали за про- грамою при 240 оС на протязі 30 хв. Після охо- лодження автоклаву розчин випарювали, розбав- ляли 1 %-м розчином HNO3 і переводили в мірну колбу місткістю 50 мл. 5. Розклад геологічного матеріалу в суміші хло- ристо-водневої, азотної, фтористо-водневої і сір- чаної кислот у МХ-печі. Наважку проби 0.1—0.2 г поміщали в автоклав із фторпласту, приливали 10 мл хлористо-водневої и 2 мл азотної кислот та 2 мл фтористо-водневої і 1 мл сірчаної кисло- ти. Тефлонова посудина повинна бути при цьому заповнена менш, ніж на половину свого об’єму. Посудину щільно закривали кришкою і поміщали ротор у МХ-піч, яку нагрівали за програмою при 230 оС протягом 30 хв. Після охолодження авто- клав розкривали, обмивали кришку посудини водою і випарювали розчин досуха. Сухий зали- шок розчиняли в 10 мл хлористо-водневої кисло- ти (1:1) і переводили розчин у мірну колбу міст- кістю 50 мл та доливали до мітки водою. 6. Комбінований метод розкладу на основі роз- чинення проб в кислотах і подальшого сплавлення нерозчинного залишку з метаборатом літію. Нава- жку 0.1—0.2 г досліджуваного матеріалу помі- щали в автоклав і розкладали в 10 мл фтористо- водневої і 2 мл азотної кислот (1:1). Розчин випа- рювали до парів сірчаного ангідриду. Після охо- лодження стінки чашки обмивали водою і повто- рювали випаровування досуха; сухий залишок роз- чиняли при нагріванні в 20 мл хлористо-водне- вої кислоти (1:1). Нерозчинний осад відфільтрову- вали через щільний фільтр, промивали 5 %-м роз- чином соляної кислоти, а потім водою. Фільтр з осадом поміщали в платиновий тигель, висушува- ли, озоляли. Залишок сплавляли з 1 г метаборату літію при 1000 оС у платиновому тиглі протягом 15 хв. Плав розчиняли в 10 %-му розчині хлори- сто-водневої кислоти і приєднували одержаний розчин до основного, який переводили в мірну ко- лбу місткістю 50 мл і доливали до мітки дистильо- ваною водою. Ця аналітична схема використо- вується для переводу в розчин стійких оксидів, ко- рунду, хроміту, хромшпинелю та залізних і мар- ганцевих руд. 7. Розклад геологічного матеріалу сплавленням із метаборатом літію та розчиненням у 5 %-й азо- тній кислоті. Наважку 0.1 г досліджуваного ма- теріалу поміщали в платиновий тигель, добавля- ли 0.5 г безводного метаборату літію і перемішу- вали. Суміш сплавляли впродовж 30 хв, а стійкі силікати — 45 хв у муфельній печі при 1000 оС. Під час сплавлення плав необхідно обережно пере- мішувати, а після цього охолоджувати до кімнат- ної температури. Плав розчиняли в 5 %-му розчи- ні азотної кислоти. Плавень поступово на протязі 1 год розчиняли, утворюючи прозорий стійкий роз- чин. Метаборат літію є активним плавнем, що роз- кладає всі основні породоутворювальні силікатні породи та більшу частину акцесорних мінералів. Ця аналітична схема не придатна для розкладу стійких силікатів та циркону, топазу, турмаліну. 8. Розклад гірської породи, мінералу сплавлен- ням із пероксидом натрію та наступним розчинен- ням сплаву в азотній кислоті. Наважку 0.1—0.5 г тонко подрібненого та розтертого досліджувано- Аналитическая химия 118 ISSN 0041-6045. УКР. ХИМ . ЖУРН . 2010. Т . 76, № 10 го матеріалу поміщали в цирконієвий або в кера- мічний тигель, добавляли 0.5—2 г пероксиду нат- рію і старанно перемішували. Пробу сплавляли із пероксидом натрію в співвідношенні наважка до плавню 1:5, за температури 750—800 оС на протязі 30 хв. Після охолодження тигель із сплавом пере- носили в стакан із водою, добавляли азотну кис- лоту (1:3) приблизно 15—20 мл, ставили на магні- тну мішалку і розчиняли плав до повного розчи- нення. Переводили розчин у мірну колбу на 50 мл. Для вимірювання аналітичного сигналу на прила- ді ІСР-МS Element-2 брали аліквоту 2—5 мл, доводили до 10 мл 3 %-ю азотною кислотою. За- пропонована аналітична схема окиснювального сплавлення із Na2O2 найбільш придатна для кі- лькісного переходу благородних металів у роз- чин (К>0.9). Встановлено, що проби з високим вмістом кремнезему необхідно попередньо оброб- ляти фтористо-водневою кислотою, а сульфідні ма- теріали підлягають обпаленню при 700 oС [7—9]. Вивчення поведінки гірських порід і мінера- лів при розкладі показує, що в деяких випадках у розчинах, одержаних після обробки досліджу- ваних проб за описаними схемами, спостеріга- ються осади. Склад одержаних осадів, після їх від- окремлення і висушування, вивчали емісійним спектральним і ААС-методами. Як і можна було чекати, найбільша кількість осадів спостерігає- ться під час використання аналітичних схем 1 і 2. Було виявлено, що при розкладі силікатних гір- ських порід і мінералів у сумішах хлористо-вод- невої і азотної кислот не досягається повного ви- лучення в розчин головних породоутворюючих еле- ментів. Аналітична схема розкладу 1 найбільш ефе- ктивна для розчинення поліметалічних руд, суль- фідних мінералів, карбонатних порід. При роз- кладі фтористо-водневою і сірчаною кислотами по схемі 2 спостерігається низький коефіцієнт ви- лучення в розчин стронцію, кальцію, молібдену, свинцю, барію. Не розкладаються турмалін, цир- кон, колумбіт, берил, топаз, ставроліт, сподумен. Одержані результати свідчать, що при вико- ристанні схем 1 і 2 найбільш повно розкладають- ся сульфіди, карбонати, а також фосфати рідкіс- ноземельних елементів (табл. 2). Розклад проб різних геологічних матеріалів по схемах 3 і 4 забезпечує кількісний перехід в розчин більшості досліджуваних елементів — мі- ді, кадмію, свинцю, цинку, нікелю, кобальту, ін- дію, молібдену, ванадію. Вивчення поведінки при розкладі під тиском в автоклавах при підвищеній температурі пока- зує, що повністю розкладаються по схемі 5 як си- лікатні породи, поліметалічні руди, так і стійкі мі- нерали — турмалін, аксиніт, берил, хризоберил, іль- меніт, хроміт, танталіт, колумбіт, циркон, ставроліт. Природні карбонати легко розчиняються в со- ляній, азотній кислотах з інтенсивним вилучен- ням вуглекислого газу. Однак при цьому залиша- ється нерозчинний залишок мінеральної речови- ни, яка складається найчастіше із кварцу нероз- чинних силікатів і піриту. Дослідження поводжен- ня карбонатних мінералів — кальциту, витериту, стронциту, сидериту, доломіту, малахіту, смітсо- Т а б л и ц я 2 Результати ICP-MS-визначення мікроелементів у гірських породах (Р = 0.95; n = 10) Об’єкт аналізу Ізотоп Атестовано, % (с ± ∆)* ⋅10–4 [6] Знайдено с** ICP-MS, ppm Альбітизований граніт СГ-1А Ag107 0.1 ± 0.05 0.09 Cd113 0.1 ± 0.05 0.198 W184 2.3 ± 0.4 2.19 U238 63 ± 4.0 Габро есекситове СГД-1А La139 80 ± 2 79 Pr141 15 ± 5 14.8 Nd142 70 ± 10 69.5 Sm152 17 ± 0.05 16.8 Eu153 5 ± 0.1 4.9 Gd157 10 ± 3 9.9 Ho165 1.2 ± 0.1 1.1 Nb93 8.0 ± 10 8.01 Ta181 1.1 ± 0.2 1.11 Гірська порода "трап" (СТ 1А) Re185 2 ± 0.1 2.03 Be9 0.8 ± 0.01 0.79 Ge72 1.6 ± 0.04 1.19 Tl197 2.0 ± 0.1 "Хвости" граві- тації золотовмі- сної руди (СЗХ 3) Au197 0.9 ± 0.1 0.82 Ag107 0.3 ± 0.02 0.33 Sb 19 ± 2 20.0 Дерново-підзо- листі грунти (СДПС-1) Se77 1.0 ± 0.05 1.1 Hg202 0.3 0.35 Cd114 1.1± 0.01 1.01 * Mасова доля компонентів у розрахунку на матеріал, висушений за температури 95 oC; абсолютне значення похибки (в %) або похибка визначена при Р = 0.95 [6]; ** відносне стандартне відхилення 0.10—0.25. ISSN 0041-6045. УКР. ХИМ . ЖУРН . 2010. Т . 76, № 10 119 ніту, ставіту — в соляній і азотній кислотах пока- зує, що розклад цих мінералів відбувається до- сить швидко без нагрівання. Однак складні фтор- вмісні карбонати рідкісноземельних елементів, на- приклад паризит, розкладається в концентрова- них соляній або азотній кислотах при нагріванні. Природні сульфідні мінерали — галеніт, бу- лантерит, колевін, гринкіт, сфалерит розклада- ються в концентрованих соляній або азотній ки- слотах на холоді. В соляній кислоті не розкла- даються кіновар, молібденіт, нікелін, гердофіт, арсенопірит. У концентрованій азотній або сірчаній кис- лотах розкладаються при нагріванні сульфідні мінерали олова, сурми, миш’яку, молібдену. Природні оксиди та гідроксиди — гематит, лимоніт, піролюзит, гаусманіт повільно розчиня- ються під дією соляної і азотної кислот. Гідрато- вані оксиди соляна і азотна кислоти розчиняють значно легше, ніж безводні. Високою стійкістю до дії соляної, азотної і сірчаної кислот відзначають- ся каситерит, рутил, кварц, корунд, а також хри- зоберил, бакеліт, колумбіт. Добре розчиняють- ся в концентрованій азотній кислоті оксидні мі- нерали молібдену і вольфраму — повеліт, моліб- дит, шеєліт, вольфраміт. Щодо фосфатів кальцію і рідкісноземельних елементів, то мінерали апатит, монацит, ксено- тим розкладаються в соляній кислоті не повністю. Однак фосфати заліза, марганцю, алюмінію, міді легко розчиняються в соляній кислоті (табл. 2). В азотній кислоті добре розчиняються більшість фо- сфатів, наприклад апатит, ксенотим, монацит. Силікатні породи та мінерали не розклада- ються мінеральними кислотами або розкладаю- ться не повністю. Стійкість силікатних мінералів відносно соляної та інших мінеральних кислот за- лежить головним чином від співвідношення кіль- кості кремнієвої кислоти і основ. Встановлено, що чим сильніша основність катіонів і чим менше вказане співвідношення, тим краще силікатний мінерал розкладається. Швидкість розкладу зале- жить від властивостей і складу даної системи, від величини проби та температури. На розчинність силікатних порід значно впли- ває також характер металу. Так, силікати, які ма- ють у своєму складі важкий метал, розкладаються в більшості мінеральних кислот. Так, вілеміт, ро- доніт, хризокол, каламин, ортит, а також цеоліти розчиняються в соляній, азотній кислотах. Для розкладу силікатів найчастіше застосо- вують суміш фтористо-водневої і сірчаної або хлорної кислот. В основі цього розкладу лежить реакція утворення легколетючого фториду крем- нію: SiO2 + 6HF = H2SiF 6 + 2H 2O; H2SiF 6 = 2H 2F2 + SiF4. Дослідження поводження гранітів, базальтів, діабазів і основних породоутворюючих мінералів — біотиту, амфіболу, серпентину, слюди, епідоту, гіперстену, актиноліту, олівіну при розкладі у від- критих системах сумішшю фтористо-водневої, хло- ристо-водневої, сірчаної і азотної кислот показує, що на протязі 4 год при 90—100 оC і при перемі- шуванні відбувається повний розклад вказаних зразків. Деякі силікатні мінерали при розчиненні в су- міші фтористо-водневої і сірчаної кислот виявля- ють значну стійкість навіть при тривалій дії цих реагентів при нагріванні. До таких мінералів від- носяться топаз, аксиніт, циркон, ставроліт, берил, гранат. Для розчинення цих мінералів найбільш раціонально використання мікрохвильової печі ET- NOS-1. У цьому випадку швидкість реакції розчи- нення зростає в 50—100 разів у порівнянні з кла- сичними методами пробопідготовки. ВИСНОВКИ. Розроблено аналітичні схеми роз- кладу гірських порід мінералів із використанням мікрохвильового поля, які дозволяють ефективно переводити їх у розчин і значно зменшити трива- лість та трудоємкість пробопідготовки. Приведе- ні результати ІСР-МS визначення мікроелементів у природних об’єктах без попереднього концент- рування. Розроблено комплекс методик ІСР-МS визначення рідкісних та благородних металів у гірських породах в діапазоні 0.01 до 10 ррm з від- носним стандартним відхиленням 0.10—0.2. РЕЗЮМЕ. Приведены аналитические схемы разло- жения горных пород и минералов с применением микро- волновой системы ETHOS-1 для последующего опреде- ления микроэлементов методом ICP-MS-спектрометрии. Разработанные методики отличаются высокой эффек- тивностью и позволяют значительно уменьшить время и трудоемкость пробоподготовки в сравнении с класси- ческими схемами. SUMMARY. Analytical schemes for decomposition of rocks and minerals appylying microwave system ETHOS- 1 for the following determination of microelements using ICP-MS spectrometry are represented. The methods deve- loped are nighly effective and time-saving in comparison with classical schemes. Аналитическая химия 120 ISSN 0041-6045. УКР. ХИМ . ЖУРН . 2010. Т . 76, № 10 1. Томпсон М . Руководство по спектрометрическому анализу с индуктивно связанной плазмой. -М .: Недра, 1988. 2. Бердонсон С.С., Бердоносова Д.Г., Знаменская И.В. // Хим. технология. -2000. -№ 3. -С. 2—8. 3. Бок Р. Методы разложения в аналитической химии. -М .: Химия, 1984. 4. Кубрикова И .В., Кузьмин Н .М . // Завод. лабора- тория. -1992. -58, № 8. -С. 2—5. 5. Пробоподготовка в микроволновых печах: Теория и практика / Под ред. Г.М . Кингстона, Л.Б . Джеси. -М .: Мир, 1991. 6. Каталог стандартных образцов. -Иркутск: Упрпо- лиграфиздат, 1990. 7. Самчук А .И., Пилипенко А .Т . Аналитическая химия минералов. -Киев: Наук. думка, 1982. 8. Симонова З.И . Атомно-абсорбционные методы определения элементов в породах и минералах. -Новосибирск: Наука, 1986. 9. Физические методы анализа в геохимии. Сб. тр. -Новосибирск: Наука, 1978. Інститут геохімії, мінералогії та рудоутворення Надійшла 07.10.2009 ім. М .П . Семененка, Київ УДК 543.064:547.551 І.М. Мага ВИКОРИСТАННЯ РЕАКЦІЇ АЗОСПОЛУЧЕННЯ ДЛЯ ВИЗНАЧЕННЯ ІНДОЛУ МЕТО- ДОМ ВИСОКОЕФЕКТИВНОЇ РІДИННОЇ ХРОМАТОГРАФІЇ Методами спектрофотометрії, високоефективної рідинної хроматографії показано, що індол з діазотованим 4-нітрофенілдіазонієм утворює азобарвник, максимальний вихід якого спостерігається при рН 4.3—5.8 за 20-кратного надлишку реагента. Реакцію отримання азопохідного проведено в 30 %-му водно-етанольному розчині на протязі 20 хв. Методами ІЧ-спектроскопії, спектрофотометрії встановлено структуру сполуки та визначено її хроматографічні, оптичні та фізико-хімічні характеристики. Індол із взірців проб екстрагували сумішшю розчинників гексан : 2-пропанол = 98:2 об. Лінійний діапазон залежності площі піку від коцентрації індолу спостерігається в межах 20—500 мкг/дм3. Розроблено методику визначення індолу у вигляді азобарвника методом високоефективної рідинної хроматографії. ВСТУП. Індол — це безбарвні листовидні кри- стали із запахом, що нагадує нафталін. Його тем- пература плавлення становить 52 оС, кипіння — 254 оС (з розкладом) [1]. Розчинний у воді (100 оС), бензені, діетиловому етері, легко розчинний у лігроїні, етанолі. Є родоначальником широкого класу природних сполук. Міститься в кам’янову- гільній смолі, в деяких ефірних оліях (наприклад, в олії жасмину). Індольний фрагмент (1) входить до складу ба- гатьох органічних сполук [2]. Чимало з них вико- ристовуються в сільському господарстві, зокрема, метилтриптаміндитіокарбамат (2) [3] — діюча речовина фунгіцидного препарату Брассінін. Індоліл-3-ацетатна кислота (ІАА) (3) [4], (n= =1) — гетероауксин — діюча речовина препарату Ризипон А, використовується як регулятор рос- ту рослин [5]. ІАА є фітогормоном з групи ауксинів [6] і від- повідає за координований процес росту і розвит- ку рослини [7]. Однак ІАА є активною в дуже ву- зькому діапазоні концентрацій [8]. 4-(Індоліл-3)масляна кислота (n=3) — діюча речовина таких препаратів, як Гормодин, Сера- дикс. Використовується як регулятор росту для по- кращення вкорінення деяких плодових рослин [9]. Наявність у молекулі індолу нітрогену надає © І.М . Мага , 2010 2 1 3 ISSN 0041-6045. УКР. ХИМ . ЖУРН . 2010. Т . 76, № 10 121

Institution

Ähnliche Einträge