Способ определения содержания формиатов щелочных металлов в противогололедных реагентах

Изобретение относится к области аналитической химии, а именно к способу количественного определения формиатов щелочных металлов в противогололедных реагентах, дополнительно содержащих хлориды кальция и щелочных металлов. Сущность способа: в водный раствор анализируемой пробы противогололедного реагента, содержащего 1-50 мас.% формиатов щелочных металлов, добавляют щелочной раствор брома с концентрацией брома, составляющей 0,1 моль/дм3, и в количестве 0,02-0,08 мас.% от веса формиата, добавляют ледяную уксусную кислоту до рН менее 1, выдерживают при комнатной температуре, после добавляют солянокислый раствор иодида калия и титруют 5-ти водным раствором тиосульфата натрия, а затем добавляют водный раствор крахмала и титруют до обесцвечивания раствора. Оптимальные условия проведения способа: 15-25°С, относительная влажность 45-80% и атмосферное давление 630-800 мм рт.ст. 3 з.п. ф-лы, 1 табл., 1 пр.

 

Изобретение относится к аналитической химии, а именно к способам количественного определения формиатов в составах противогололедных реагентов, содержащих хлориды кальция и щелочных металлов.

Как известно, формиаты щелочных металлов применяются в составах противогололедных реагентов. Например, известно противогололедное средство, называемое «Твердый комбинированный реагент на основе композиции карбоната кальция(мраморный щебень), формиата натрия (натриевая соль муравьиной кислоты) и хлорида натрия(пищевая соль) с добавлением хлоридов (кальция и калия)», следующего состава ( мас.%): формиат натрия - 10-30, карбонат кальция - 20-50, хлорид кальция и хлорид калия - не более 20, хлорид натрия - не более 50 (КРЗ СТО 2149-009-93988694-2007, 2007 г. и MP ТУ2149-001-93988694-06, 2006 г.).

В процессе использования противогололедных реагентов (ПГР) часто требуется проведение дополнительных аналитических исследований с целью определения количественного содержания компонентов, входящих в состав используемого ПГР, в частности формиатов щелочных металлов.

Анализ достигнутого уровня техники показывает, что данная проблема мало изучена. Выявленная патентная и научно-техническая документация показывает, что аналитические исследования проводились в основном в отношении самой муравьиной кислоты, но не ее солей. Поскольку как в случае анализа муравьиной кислоты, так и в случае анализа ее солей основной анализируемой группой является HC(O)O-, то при анализе достигнутого уровня техники учитываются и известные способы анализа самой муравьиной кислоты.

Существуют различные способы количественного определения муравьиной кислоты: масс-спектрометрические (Коренман И.М. Фотометрический анализ. Методы определения органических соединений. Издание 2-е, пер. и доп. М.: Химия, 1974), алкалиметрический (Hog M.F., Ernest W.R. et al. Tappi, 1991, vol.74, 8. p.217-220), газохроматографический (Котельникова Т.И. и др. Ж. Аналитическая химия, 2006, том 61, №4, стр.338-342), метод капиллярного электрофореза (Castedo PeCa M., Herrero G.M. (International journal of environmental analytical chemistry, 2002, vol. 83, 3, p.247-253), спектрофотометрический (RU 2342649, G01N 21/77, 2008). Однако все известные методы анализа не применимы для количественного определения формиатов в противогололедных реагентах, дополнительно содержащих хлорид кальция.

Согласно ГОСТу 5559-68, разработанному в СССР в 1968 году для реактива «Натрий муравьинокислый», количественное содержание муравьинокислого натрия (формиата натрия) может определяться ионообменным методом и методом неводного титрования. При осуществлении ионообменного метода пробу, содержащую муравьинокислый натрий, растворяют в воде и пропускают с определенной скоростью через колонку, заполненную катионитом марки КУ-1, КУ-2 или СБС, затем промывают водой, к промывным водам прибавляют раствор фенолфталеина и титруют раствором едкого натра до появления розовой окраски. Содержание муравьинокислого натрия (формиата натрия) рассчитывают по определенной формуле, приведенной в цитированном выше ГОСТе: X=V·0,006801·250·100/G 25, где V - объем 0,1 н. раствора едкого натра, пошедший на титрование, навеска препарата.

Однако, как показывают дополнительные исследования, ионообменный метод не эффективен для определения формиатов щелочных металлов, в частности формиата натрия или калия, в составах противогололедных реагентов, дополнительно содержащих хлориды кальция. Кроме того, ионообменный метод довольно трудоемок и требует тщательного подбора индивидуальных ионообменных смол и их частой регенерации.

В ГОСТе 5559-68 дается также описание способа определения количественного содержания муравьинокислого натрия (формиата натрия) методом неводного титрования.

Этот способ осуществляют по следующей схеме: исходный продукт - муравьинокислый натрий (формиат натрия) растворяют в уксусной кислоте, затем прибавляют незначительное количество уксусного ангидрида, прикапывают раствор кристаллического фиолетового и титруют уксуснокислым раствором хлорной кислоты (до перехода окраски в чисто зеленую). Количественное содержание муравьинокислого натрия (в процентах) вычисляют по формуле:

X=V·0,006801·100/G, где V - объем 0,1 н. уксуснокислого раствора хлорной кислоты, пошедшей на титрование (мл), G - навеска препарата (г), 0,006801 - количество муравьинокислого натрия, соответствующее 1 мл точно 0,1 н. уксуснокислого раствора хлорной кислоты (г).

Однако данный способ, как и рассмотренные выше способы количественного анализа, не осуществим для количественного определения содержания формиатов щелочных металлов в рассматриваемых противогололедных реагентах из-за присутствия в них хлорида кальция в форме кристаллогидратов, содержащих 2-6 молекул воды. Именно присутствие воды при неводном титровании делает невозможным осуществление калориметрического титрования и функционирование индикатора (не происходит переход его окраски из одного цвета в другой).

Описание способов количественного определения формиатов щелочных металлов в противогололедных реагентах любого состава при анализе достигнутого уровня техники не выявлено.

Для количественного определения формиатов щелочных металлов в противогололедных реагентах предлагается способ определения содержания формиатов щелочных металлов, основанный на титриметрическом методе количественного анализа и применяемый для противогололедных реагентов, содержащих 1-50 мас.% формиатов щелочных металлов, а также дополнительно содержащих хлориды кальция и хлориды щелочных металлов, который включает обработку водного раствора анализируемой пробы щелочным раствором брома, имеющим концентрацию брома 0,1 моль/дм3, с добавлением ледяной уксусной кислотой до рН менее 1, выдерживание анализируемой пробы при комнатной температуре, последующее добавление к ней солянокислого раствора йодида калия и титрование 5-водным раствором тиосульфата натрия с концентрацией 0,1 моль/дм3 до слабо-желтой окраски, последующее добавление 0,5%-ного водного раствора крахмала и титрование до полного обесцвечивания.

При количественном определении формиатов щелочных металлов при массовой доле формиата 1-50 мас.% используют 0,02-0,08 мас.% щелочного раствора брома по отношению к формиату.

Оптимальными условиями проведения количественного анализа формиатов щелочных металлов в противогололедных реагентах являются: температура окружающей среды, равная 15-25°С, относительная влажность окружающего воздуха от 45 до 80% и атмосферное давление от 630 до 800 мм рт.ст.

При количественном анализе противогололедного реагента, содержащего формиат натрия, хлориды кальция и натрия, массовую долю формиата натрия вычисляют по формуле:

где V - объем 5-водного раствора тиосульфата натрия, пошедший на титрование раствора противогололедного средства,

Vk - объем 5-водного раствора тиосульфата натрия, пошедший на титрование контрольного раствора.

Существенным признаком предлагаемого способа является определенная последовательность обработки исследуемой пробы различными химическими реагентами: сначала осуществляется обработка щелочным раствором брома, а затем после добавления уксусной кислоты для создания уксуснокислой среды проводится обработка солянокислым раствором йодида калия, а затем титрование водным раствором тиосульфата натрия и водным раствором крахмала.

На первой стадии обработки имеет место окислительно-восстановительная реакция формиата с бромноватистокислым натрием в уксуснокислой среде. Именно эта реакция, протекающая с образованием бромида щелочного металла и углекислого газа, позволяет исключить мешающее влияние хлоридов кальция в процессе осуществления количественного анализа формиатов в противогололедном средстве. Данный способ применяется для количественного определения формиатов в противогололедных реагентах, содержание которых в известных средствах может находиться в интервале от 1 до 50 мас.%.

Второй этап способа - титрование проводится с применением тиосульфата натрия в качестве цветореагента (индикатора), с помощью которого после добавления иодида калия при титровании определяется остаток непрореагировавшего брома. Конечная стадия анализа - титрование раствором крахмала до обесцвечивания раствора, что позволяет подтвердить полное отсутствие непрореагировавшего брома в титруемой пробе.

Для анализа применяются реактивы определенной концентрации, а именно: щелочной раствор брома с концентрацией брома, равной 0,1 моль/дм3, и раствор 5-водного натрия тиосульфата (натрий серноватистокислый) с концентрацией 0,1 моль/дм3, что позволяет с наименьшей погрешностью осуществлять анализ.

В предлагаемом способе приводится (см.выше) формула расчета массового содержания формиата натрия, которая учитывает соотношение окислителя (брома) и восстановителя (формиат иона в реакции окисления-восстановления):

Br2+HCOONa=NaBr+CO2

и рассчитана для противогололедного реагента, содержащего формиат натрия, хлорид кальция и хлорид натрия.

Предлагаемый способ анализа применим для определения содержания формиатов любых щелочных металлов, используемых в качестве противогололедных реагентов, но наиболее применимым для указанных целей является формиат натрия.

Далее способ иллюстрируется детальным описанием способа и конкретными примерами его осуществления.

При подготовке к выполнению измерений проводятся следующие работы:

- приготовление раствора брома (ч.д.а.) с концентрацией C(Br)=0,1 моль/дм3;

- приготовление раствора натрия серноватистокислого (натрия тиосульфата) 5-водного с концентрацией C(Na2S2O3·5H2O)=0,1 моль/дм3;

- приготовление водорастворимого крахмала с концентрацией 0,5%.

Раствор брома с концентрацией брома, равной 0,1 моль/дм3, готовят следующим образом: в мерную колбу вместимостью 500 см3 помещают 100 см3 воды дистиллированной, прибавляют 20,00 г гидроокиси натрия (х.ч.), растворяют в 200 см3 воды, охлаждают, затем прибавляют 1,5 см3 брома, доводят объем раствора до метки дистиллированной водой и перемешивают.

Порядок выполнения измерений

При выполнении измерений проводят следующие операции:

- 20,00 г противогололедного реагента помещают в стакан, прибавляют 80 см3 воды, помещают на магнитную мешалку и растворяют;

- 2,00 г/см3 полученного раствора помещают в коническую колбу, прибавляют раствор брома в объеме в соответствии с таблицей 2, затем 5 см3 ледяной уксусной кислоты (ч.д.а.) до рН менее 1 закрывают пробкой и выдерживают в течение 30 мин при комнатной температуре;

- к раствору прибавляют 100 см3 воды, 5 см3 25%-ного раствора соляной кислоты, 2,00 г йодистого калия (х.ч.), перемешивают и титруют до слабо-желтой окраски раствором натрия серноватистокислого (натрия тиосульфата) 5-водного (с концентрацией 0,1 моль/дм3, добавляют 2,00 см3 0,5%-ного раствора крахмала и продолжают титрование до обесцвечивания раствора.

Одновременно проводят контрольное определение на все используемые реактивы.

Количество раствора брома, необходимое для проведения анализа

Массовая доля формиата натрия (калия) в противогололедном реагенте, % Количество раствора брома, необходимое для проведения анализа, см3
1,0 0,02
30 0,06
50 0,08

Чаще всего в состав противогололедных реагентов вводят формиаты натрия. Содержание формиата натрия, а именно определение массовой доли формиата натрия в противогололедных средствах (X), в % вычисляют по предлагаемой в данном изобретении формуле:

где V - объем натрия серноватистокислого (натрия тиосульфата) 5-водного, пошедший на титрование раствора смеси противогололедных реагентов, см3;

Vk - объем натрия серноватистокислого (натрия тиосульфата) 5-водного, пошедший на титрование контрольного раствора, см3;

0,0034 - масса формиата натрия, соответствующая 1 см3 раствора тиосульфата натрия концентрации точно 0,1 моль/дм3, г.

Результат анализа записывают с точностью до первого знака после запятой.

За результат анализа принимают среднее арифметическое двух параллельных определений, абсолютное расхождение между которыми не превышает допускаемое расхождение, равное 0,3%.

Способ количественного анализа формиатов довольно эффективен, поскольку относительная суммарная погрешность результата анализа при доверительной вероятности P=0,95, что соответствует высокоточным характеристикам титриметрических методов, используемых для количественного определения основного вещества в химических продуктах, и составляет +(-) 0,5 (относительных).

Контроль качества результатов измерений в лаборатории при реализации способа осуществляют по ГОСТ Р ИСО 5725-6-2002 «Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений», используя контроль стабильности среднеквадратического (стандартного) отклонения повторяемости по 6.2.2 ГОСТ Р ИСО 5725-6-2002. Проверку стабильности осуществляют с применением контрольных карт Шухарта.

При неудовлетворительных результатах контроля, например, при превышении предела действия или регулярном превышении предела предупреждения выясняют причины этих отклонений, в том числе проводит смену реактивов, проверяют работу оператора.

Периодичность контроля стабильности результатов выполняемых измерений устанавливают, принимая в качестве контролируемого периода временной промежуток поступлений на испытания противогололедных реагентов по условиям договора с заказчиком. В пределах контролируемого периода проводят от 20 до 30 контрольных измерений.

1. Способ определения содержания формиатов щелочных металлов в противогололедных реагентах, относящийся к титриметрическому методу количественного анализа и заключающийся в том, что водный раствор анализируемой пробы противогололедного реагента, содержащего от 1,0 до 50 мас.% формиатов щелочных металлов, а также дополнительно содержащего хлориды кальция и натрия, обрабатывают щелочным раствором брома с концентрацией брома, составляющей 0,1 моль/дм3, добавляют ледяную уксусную кислоту до рН менее 1 и выдерживают анализируемую пробу при комнатной температуре, после чего добавляют к ней солянокислый раствор йодида калия и титруют 5-ти водным раствором тиосульфата натрия с концентрацией 0,1 моль/дм3 до слабо-желтой окраски, а затем добавляют 0,5%-ный водный раствор крахмала и титруют до обесцвечивания раствора.

2. Способ по п.1, характеризующийся тем, что при анализе противогололедного реагента, содержащего 1-50% формиата щелочного металла используют 0,02-0,08 мас.% щелочного раствора брома по отношению к формиату.

3. Способ по п.1, характеризующийся тем, что определение массовой доли формиата натрия в противогололедных средствах оптимально проводится при следующих условиях: температуре окружающей среды, составляющей 15-25°С, относительной влажности воздуха от 45 до 80% и атмосферном давлении от 630 до 800 мм рт.ст.

4. Способ по п.1, характеризующийся тем, что массовую долю формиата натрия вычисляют по формуле:

где V - объем 5-ти водного раствора тиосульфата натрия, пошедший на титрование раствора противогололедного реагента,
Vk - объем 5-ти-водного раствора тиосульфата натрия, пошедший на титрование контрольного раствора, см3.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к аналитической химии и может быть использовано для определения висмута(III) в технических объектах. .

Изобретение относится к методам аналитического контроля качества нефти и может быть использовано в нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей отраслях промышленности.
Изобретение относится к аналитической химии применительно к разделению меди (I) и меди (II). .

Изобретение относится к методам аналитического контроля качества газового конденсата и нефтей и может быть использовано в нефтегазодобывающей, нефтеперерабатывающей отраслях промышленности.

Изобретение относится к области фармации, а именно к способу количественного определения калия аспарагината в препарате «Аспаркам», и может быть использовано в лабораториях для стандартизации и контроля качества лекарственных средств, содержащих калия аспарагинат.

Изобретение относится к способам определения различных термодинамических и условных констант равновесия неорганических и органических веществ, которые применяются в теоретической и практической области химии.

Изобретение относится к аналитической химии применительно к анализу растворов травления при изготовлении печатных плат методом титриметрии. .

Изобретение относится к химическому анализу небиологических материалов путем титрования в присутствии химических индикаторов. .

Настоящее изобретение относится к аналитической химии и может быть использовано для определения свинца(II) в технических объектах. Способ определения свинца заключается в потенциометрическом титровании пробы комплексоном(III) с индикаторным электродом из металлического висмута с буферным раствором при рН 3,5-9,0. Изобретение позволяет определять свинец (II) при содержании 0,14-2,3 мг/мл раствора в электрохимической ячейке с ошибкой единичных определений не более 1%. Результатом является упрощение анализа при использовании нетоксичных материалов. 2 табл., 1 ил.

Настоящее изобретение относится к аналитической химии и может быть использовано для определения меди (II) в технических объектах. Способ определения меди заключается в прямом потенциометрическом титровании комплексоном (III) при рН от 4,1-9,0 с индикаторным электродом из металлического висмута в ацетатном буферном растворе. Изобретение позволяет определять медь (II) при ее содержании 32-660 мкг/мл раствора в электрохимической ячейке с ошибкой единичных определений не более 1%. Результатом является упрощение анализа при использовании нетоксичных материалов. 2 табл., 1 ил., 1 пр.

Изобретение относится к аналитической химии и может быть использовано для определения цинка (II) в технических и природных объектах. Способ заключается в потенциометрическом титровании пробы комплексоном (III) с индикаторным электродом из металлического висмута с буферным раствором при рН 4,1 - 9,0. Достигается упрощение, а также - повышение точности и безопасности анализа. 2 табл., 1 ил.
Изобретение относится к аналитической химии и может быть использовано для определения концентрации привитых аминогрупп на поверхности минеральных наполнителей. Способ определения концентрации привитых аминогрупп на поверхности минеральных наполнителей включает приготовление ацетилирующего раствора путем смешения исходных компонентов, добавление его к навеске пробы модифицированного минерального наполнителя, выдерживание для количественного протекания реакции, титрование раствором щелочи в присутствии индикатора, вычисление концентрации аминогрупп по разности результатов холостого титрования и титрования пробы. В качестве ацетилирующего раствора используют 0,5-0,6 М раствор уксусного ангидрида в смешанном растворителе дихлорэтан - пиридин в соотношении от 0,5:1-2:1, который содержит 0,025-0,15 моль/л хлорной кислоты в качестве катализатора. К навеске пробы модифицированного минерального наполнителя добавляют 0,5-0,6 М ацетилирующего раствора в смешанном растворителе, содержащем хлорную кислоту, соотношение массы навески пробы к объему ацетилирующего раствора составляет 1:4-1:5, после чего выдерживают и добавляют гидролизующую смесь, состоящую из диметилформамида, пиридина, воды, взятых в соотношении 6:3:1 соответственно. Далее полученную смесь центрифугируют для отделения осадка. Предлагаемый способ обеспечивает упрощение и расширение ассортимента исследуемых материалов, содержащих привитые аминогруппы на поверхности минеральных наполнителей. 13 пр., 1 табл.

Изобретение может быть использовано в аналитической химии. Для выделения железа (III) из водных растворов используют в качестве первого органического реагента дифенилгуанидин (ДФГ). В качестве второго органического реагента используют салициловую кислоту (СК), а в качестве разбавителя органической фазы - хлороформ. В органическую фазу извлекают комплекс с мольным соотношением компонентов ДФГ:Fе3+:СК, равным 1:1:1. Процесс выделения железа (III) проводят при кислотности среды рН=1,5-2,5 с последующим определением железа (III) титриметрическим методом. Изобретение позволяет повысить селективность и упростить процесс выделения и определения железа (III) из водных растворов. 1 з.п. ф-лы, 5 ил., 1 пр.

Изобретение относится к аналитической химии и может быть использовано в системе контроля за содержанием тиосульфата натрия в растворах. Способ определения тиосульфата натрия в растворах характеризуется введением анализируемой пробы в реакционный сосуд, содержащий соответствующее количество фотогенерированного йода, полученного путем продувания 1-2 минуты воздухом и облучения стабилизированным источником света реакционной смеси, состоящей из 0,5 М раствора йодида калия, ацетатного буферного раствора с pH 5,6 и сенсибилизатора эозината натрия, фиксированием изменения тока в ячейке и по достижении его постоянства повторным продуванием реакционной смеси воздухом в течение 2-3 минут и повторным ее облучением стабилизированным источником света до достижения исходного количества йода в сосуде, фиксированием времени генерации йода, затраченного на восполнение его убыли, определением количества тиосульфата натрия по градуировочному графику по изменению силы тока и времени генерации. Изобретение обеспечивает упрощение способа определения тиосульфата натрия в растворах, а также отсутствие дорогостоящего оборудования. 10 табл., 5 ил.

Изобретение относится к качественному и количественному определению воды во внутренней сфере координационных соединений (КС) и может найти применение в координационной химии и фармации. Представлен способ определения воды в КС в твердом состоянии, при котором молекулы воды во внутренней сфере КС, находящихся в твердом состоянии, идентифицируют по температуре дегидратации образцов в области 150-165°С на термических кривых - дериватограммах, полученных в интервале температур 20-1000 °С при скорости нагревания образцов 10 град/мин, а также - по образованию гидроксокомплекса в результате алкалиметрического титрования водных растворов КС, предварительно дегидратированных при температуре 120°С в течение 8 час, путем выявления на дифференциальной кривой титрования точки эквивалентности, соответствующей значению рН в области 4,87-4,95, далее для дегидратированных высушиванием при температуре 120°С в течение 8 час твердых образцов КС по характерным площадкам на термогравиграмме в графической системе «Количество удаленной воды, ммоль - Температура дегидратации, °С» находят количественное содержание воды во внутренней сфере КС твердого образца. Достигается повышение информативности и надежности, а также - упрощение анализа. 5 табл., 11 ил.

Изобретение относится к новому соединению - N′-(1-метилэтилиден)гептадекафтороктилкарбоксамидразону формулы (1), которое может найти применение в качестве материала стандартного образца состава для количественного определения фтора в органических соединениях спектрофотометрическим методом. Изобретение относится также к способу получения N′-(1-метилэтилиден)гептадекафтороктилкарбоксамидразона формулы (1) и к промежуточному соединению, гептадекафтороктилкарбоксамидразону формулы (4), которое используется в его синтезе. 3 н.п. ф-лы, 2 табл., 1 пр.

Изобретение относится к области аналитической химии, а именно к способу количественного определения формиатов щелочных металлов в противогололедных реагентах, дополнительно содержащих хлориды кальция и щелочных металлов

Наверх