Институт геохимии и аналитической химии им. В. И. Вернадского АН СССР осуществляет издание серии монографий по аналитической химии отдельных элементов. Эта серия — «Аналитическая химия элементов» — составит около 50 томов. Потребность в подобного рода издании назрела давно. Вместе с тем у нас накопился огромный опыт многочисленных лабораторий и теперь стало возможным и необходимым его подытожить. Таким образом возникло настоящее издание — серия «Аналитическая химия элементов», которое осуществляется впервые. Издание серии было начато по инициативе академика А. П. Виноградова, который с 1958 по 1975 г. был ее главным редактором.
Аналитическая химия любого элемента и его различных соединений в настоящее время представляется чрезвычайно разнообразной как вследствие сложности современных объектов исследования и широты диапазона концентраций, которые бывает необходимо определить, так и вследствие разнообразия использующихся методов.
В связи с этим для монографий был разработан общий план как в смысле содержания, так и последовательности изложения материала.
В монографиях содержатся общие сведения о свойствах элементов и их соединений. Затем рассматриваются химические реакции, являющиеся основанием для аналитических методов. Методы, как физические, так и физико-химические, излагаются применительно для количественного определения данного элемента начиная с анализа сырья, далее — типичных полупродуктов производства и, наконец, конечной продукции — металлов и сплавов, окисей, солей и других соединений и материалов. Как правило, приводятся принципы определения и, где это необходимо, дается точное описание всего процесса определения. Необходимое внимание уделяется быстрым методам анализа. Самостоятельное место занимает изложение методов определения так называемых элементов-примесей в чистых материалах.
Обращается внимание на точность и чувствительность методов в связи с общей тенденцией повышения чувствительности методов определения следов элементов-примесей.
Монографии содержат обширную библиографию, доведенную до последних лет; они рассчитаны на широкий круг химиков, в первую очередь химиков-аналитиков исследовательских институтов и заводских лабораторий различных отраслей хозяйства, а также
на химиков-преподавателей и студентов химических высших учебных заведений. К составлению монографий привлечены крупнейшие советские специалисты, имеющие опыт работы в области аналитической химии того или иного химического элемента.
Отдельные тома серии «Аналитическая химия элементов» выходят самостоятельно по мере их подготовки. Вышли в свет монографии, посвященные торию, таллию, урану, рутению, молибдену, калию, бору, цирконию и гафнию, кобальту, бериллию, редкоземельным элементам и иттрию, никелю, технецию, прометию, аста-тину и францию, ниобию и танталу, протактинию, галлию, фтору, селену и теллуру, алюминию, нептунию, трансплутониевым элементам, платиновым металлам, радию, кремнию, германию, магнию, рению, марганцу, кадмию, ртути, кальцию, фосфору, литию, олову, серебру, цинку, золоту, рубидию и цезию, вольфраму, мышьяку, сере, плутонию, азоту, стронцию, сурьме, барию, хрому и брому.
Мы обращаемся с просьбой ко всем читателям присылать свои замечания и отзывы о монографиях.
ПРЕДИСЛОВИЕ
Ванадий в промышленном масштабе стали применять лишь с начала XX в. До настоящего времени его основным потребителем (до 90%) является черная металлургия. Ванадий используют в производстве быстрорежущих, инструментальных и конструкционных сталей и чугунов. Благодаря его легирующим, раскисляющим и карбидообразующим свойствам повышается качество и эксплуатационные характеристики материалов. Ванадий применяют для получения сплавов на нежелезной основе (медно-вана-диевые, титано-ванадиевые сплавы, ванадиевые бронзы и др.). Большой интерес представляют ванадиевые сплавы с добавками вольфрама, ниобия, циркония и некоторых элементов, сверхпроводящие сплавы ванадия с галлием, кремнием, титаном и т. д. Перспективно использование чистого ванадия и его сплавов в ядерной энергетике, в ракето- и самолетостроении.
Соединения ванадия, обладающие ценными каталитическими, люминесцентными, полупроводниковыми и другими свойствами, находят все большее применение в химической, радиоэлектронной, лакокрасочной, керамической, текстильной промышленности, а также в других отраслях народного хозяйства.
Многообразие ионных форм и степеней окисления ванадия определяют его высокую подвижность в земной коре и значительную рассеянность в природе. Ванадий редко образует крупные скопления руд, но легко концентрируется в почвах, наземных и водных растениях. В связи с высокой токсичностью соединений ванадия необходим надежный контроль за его содержанием в окружающей среде, отходах производства, биологических объектах и т. д. Это особенно важно из-за быстрого роста добычи и широкого потребления нефти с высоким содержанием ванадия.
В монографии рассмотрено состояние ионов ванадия в растворах, имеющее важное значение в понимании химии процессов отделения и определения ванадия, а также при анализе ванадия и его соединений. Большое внимание уделено наиболее перспективным физическим и физико-химическим методам контроля промышленных и природных объектов, и в частности методам определения ультрамалых количеств ванадия. Подробно изложены титриметри-ческие, фотометрические, спектральные, атомно-абсорбционные, рентгенофлуоресцентные, активационные и некоторые другие методы определения ванадия в различных объектах. Из всех перечисленных методов в настоящее время наибольшее распространение получили фотометрические и титриметрические методы определения ванадия.
ОГЛАВЛЕНИЕ От редколлегии..............
........................... 3
Предисловие............................. 5
Глава I
Физико-химическая и химико-аналитическая характеристика
ванадия и его соединений...................... 7
Общие сведения........................... 7
Физические и физико-химические свойства............ 10
/~i _ -
Неорганические соединения.................. 10
Комплексные соединения............
Глава II
Методы обнаружения ванадия.................... 30
Химические методы......................... 30
Кинетические методы......................... 33
Люминесцентные методы....................... 34
Спектральные методы......................... 34
Другие методы............................. 34
Глава III
Методы отделения ванадия от сопутствующих элементов ... 36
Методы осаждения.......................... 36
Осаждение ванадия неорганическими реагентами....... 36
Осаждение ванадия органическими реагентами........ 37
Электрохимические методы...................... 38
Методы экстракции......................... 38
Методы хроматографии....................... 47
Ионообменная хроматография................. 47
Хроматография на бумаге................... 54
Хроматография в тонком слое................. 57
Электрофорез.......................... 59
Другие методы............................. 62
Глава IV
Методы количественного определения ванадия........... 63
Гравиметрические методы...................... 63
Тнтриметрические методы...................... 66
Оксидиметрическое титрование................. 66
Комплексонометрическое титрование............. 71
Другие методы титрования................... 72
Фотометрические методы....................... 73
Определение ванадия по окраске ионов ванадия(У),
ванадия(ГУ) и ванадия(Ш)................... 74
Определение ванадия по образованию окрашенных соединений
с неорганическими реагентами................. 75
214
Определение ванадия по образованию окрашенных соединений с органическими^ реагентами................ 78
Определение ванадия по продуктам окисления органических
реагентов............................ 99
Определение ванадия косвенными методами.......... 102
Электрохимические методы..................... 102
Потенциометрические методы.................. 104
Полярографические методы................... 104
Амперометрические методы................... Ш
Кулонометрические методы................... 113
Другие электрохимические методы.............. 113
Кинетические методы........................ ИЗ
Люминесцентные методы...................... И6
Спектральные методы..................-...... И8
Методы эмиссионной пламенной спектрофотометрин....... 123
Методы атомно-абсорбционной и атомно-флуоресцентной спек-
трофотометрии........................... 124
Рентгеноспектральные методы................... 127
Активационные методы....................... 128
Mace-спектральные методы..................... 129
Методы электронного и ядерного магнитного резонанса . . 130
Глава V
Определение ванадия в природных и промышленных объектах . . 132
Горные породы, руды и продукты их переработки......... 132
Нефтепродукты, биологические материалы и золы........ 135
Природные и сточные воды..................... 136
Воздух................................ 137
Почвы................................ 138
Соединения и сплавы ванадия................... 138
Катализаторы............................ 140
Железо, его сплавы, стали и чугуны..............< . . 141
Титан и продукты его переработки................. 146
Уран, торий, плутоний и их соединения.............. 148
Алюминий, его сплавы и соединения................ 149
Металлы особой чистоты и их соединения............. 150
Другие объекты........................... 157
Глава VI
Определение валентного состояния ванадия............ 159
Определение ванадия(1У) и ванадия(У).............. 160
Определение ванадпя(Ш) и ванадия(1У).............. 161
Определение ванадпя(П) и ванадия(Ш).............. 163
Глава VII
Определение примесей в ванадии и его соединениях 164
Химические и физико-химические методы'............. 164
Физические методы......................... 173
Спектральные методы...................... 173
Активационные методы..................... 177
Mace-спектральные методы.................... 178
Литература.............................. 179
Предметный указатель ........................ 211
