Введение к работе
Актуальность темы. Решение ряда экологических, геохимических, технологических проблем требует аналитического определения редких и токсичных элементов в различных материалах. При анализе сложных по составу объектов (природные и сточные воды, почвенно-биологи-ческие материалы и т.п.) наиболее эффективно использование инструментальных методов, позволяющих с минимальными затратами получать наибольшую информацию от одного образца. Однако низкие фоновые содержания элементов (/1-Ю-4 - Пу 10-), а также сложность анализируемых объектов не позволяет проводить прямое инструментальное определение. Возможности многоэлемектных спектральных методов:атом-но-эмиссионного, рентгенофлуоресцентного и др.-эффективно реализуются при сочетании предварительного концентрирования с последующим инструментальным определением.
Одним из универсальных методов концентрирования является со-осаждение с органическими соосадителями (ОС). Конкурентноспособность ОС в методах концентрирования обеспечивается легкостью сочетания с многоэлементными методами анализа, а также свойствами органических коллекторов: возможностью получения сигнала от твердого образца, легкостью удаления при прокаливании, высокой избирательностью, низкой токсичностью.
Поиск новых органических соосадителей позволяет расширить круг извлекаемых элементов, определяемый задачами геохимического поиска рассеянных элементов, техногенеза и охраны окружающей среды. Особенности свойств катионов сильногидролизующихея элементов (Об, У .
затрудняют их химическое определение, что обуславливает актуальность поиска кислотостойких реагентов. Целесообразность дальнейшего изучения ОС связана с совершенствованием методов определения сильногидролизующихея элементов, а также недостаточной изученностью теоретических аспектов действия ОС. В связи с этим актуальна задача рассмотрения взаимосвязи строения и реакционной способности органических реагентов и аналитических характеристик процесса соосаждения. Решение данной проблемы будет способствовать целенаправленному поиску реагентов для соосаждения и более широкому внедрению ОС в аналитическую практику.
Целью диссертационной работы явилось:
- подбор коллекторов для соосаждения микроколичеств Рв, У , У$> Но с использованием в качестве ингредиентов соосадителей кио-
лотостойких пиразолонарилметановых реагентов (ПАМР);
изучение строения молекул ПАМР при различной кислотности и в условиях соосаждения;
изучение взаимосвязи между строением ПАМР и их реакционной способностью и эффективностью действия коллекторов на их основе;
изучение характера взаимодействий в системе определяемый элемент-лиганд-органический реагент;
разработка унифицированных химико-спектральных методов определения микроколичеств Зс .У t\/S,Ho в природных и промышленных объектах.
Научная новизна работы. Впервые для концентрирования микроко-личеств Be (Ш,У (Ш), У$ (ill),/У# (П) изучены пиразолонарилметановые реагенты. Для получения аналитических концентратов указанных эле-ментов_методом соосаждения исследованы фторидные, иодидные, рода-нидные соли ПАМР.
Проведены квантовохимические расчеты катионной, моно- и дипро-тонированных форм ПАМР методом Паризера-Парра-Попла (ППП). Определены спектроскопические критерии состояния молекул ПАМР в растворах и в составе соединений с ацидокомплексами металлов.
На основании проведенных расчетов и совокупности физико-химических данных предложены вероятные структурные формулы реакционно-способных форм ПАМР в растворах при различной кислотности.
Изучены корреляционные связи между строением и реакционной способностью молекул ПАМР.
Предложены новая концепция механизма взаимодействия в системе элемент-лиганд-ПАМР в условиях соосаждения, спектроскопические критерии для сравнительной оценки реакционной способности реагентов типа ТАМК и эффективности действия коллекторов на их основе.
Практическая значимость работы. В результате проведенных исследований предложен способ концентрирования микроколичеств Be, У ,У8 в присутствии фторид-ионов, позволяющий проводить непосредственное определение микроэлементов во фторид-содержащих объектах (гидротермальные воды, технологические растворы, фторидные соли).
Разработана унифицированная методика химико-рентгенофлуоресцен-тного определения ртути в различных по составу природных и промышленных объектах (биологические материалы, почвы, растения, природные и сточные воды). Соосаждение с иодидными и роданидными солями пиразолонарилметановых реагентов позволяет проводить надежное определение ртути в присутствии таких лигандов, как SCN~t3~,CN -ионы.
Диссертационная работа выполнена в соответствии с координационным планом научно-исследовательских работ по направлению "Аналитическая химия" на 1986-1990 гг. АН СССР по разделу 2.20.2 "Методы разделения элементов, а также концентрирования следовых количеств веществ".
Методика химико-рентгенофлуоресцентного определения HQ внедрена в химико-аналитической лаборатории ВНШОСуголь (г.Пермь).
Новизна способов концентрирования микроколичеств 5(2 , У , ПО защищена авторскими свидетельствам/!.
На защиту выносятся:
результаты исследований условий концентрирования микроколичеств ив, У , Ус»,//я соосаждением с солями ПАшР;
результаты сравнительного изучения пиразолонарилметановых реагентов как ингредиентов соосадителей;
результаты исследования строения катионной и монопротониро-ванной форм ЛАМР на основе электронных спектров поглощения и кван-товохимических расчетов; установленные количественные закономерности между строением молекулы реагентов и их реакционной способностью;
результаты исследований взаимодействия в системе элемент-ли-ганд-реагент и предложенная концепция механизма взаимодействия аци-долиганд-катион ПАМР;
методика химико-рентгенофлуоресцентного определения микроколичеств Щ в водах, почвах; методики химико-спектрального определения Вв-, У , УЗ в водах, технологических растворах, фториде аммония.
Апробация работы. Основные результаты исследований доложены на ХУІ областной конференции по спектроскопии (Пермь, 1985), Уральской конференции по современным методам анализа и исследования химического состава материалов металлургии,.машиностроения, обектов окружающей среды (Ижевск, 1985), региональной научно-технической конференции по органическим реагентам (Пермь, 1987), региональной научно-технической конференции "Естественные науки - народному хозяйству" (Пермь, 1988), Всесоюзном научно-техническом семинаре "Организация отраслевого контроля за выбросами вредных веществ в атмосферу и водоемы на предприятиях угольной промышленности" (Пермь, 1988), XX съезде по спектроскопии (Киев, 1988), Всесоюзной конференции "Анализ-90. Современные методы анализа металлов, сплавов,объектов окружающей среды" (Ижевск, 1990), IX Всесоюзном симпозиуме по химии неорганических фторидов (Череповец, 1990), и Всесоюзной кон-
ференции по методам концентрирования в аналитической химии (Черноголовка, 1990), научно-технических семинарах кафедры прикладной химии Пермского политехнического института.
По теме диссертации опубликовано 17 работ, в том числе 3 авторских свидетельства.
Объем и структура работы. Работа выполнена на 184 страницах, состоит из введения, пяти глав, заключения, приложений; содержит 31 таблицу, 38 рисунков. Библиография включает 228 наименований работ отечественных и зарубежных авторов.
