Способ солдатова-сагайдачного количественного определения компонентов в бинарных смесях

(19) 01) И 21 8 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ дач Л.М974,СЬет,298. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКР ТОР:Ноф СВИДТЛЫ:Т(71) Институт химии нефти СО(54 ) .СПОСОБ СОЛДАТОВА-САГАЙДАЧНОГО КОЛИЧЕСТВЕННОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОМПОНЕНТОВ В БИНАРНЬБ СМЕСЯХ(57) Изобретение относится к акали тнческой химии, в частности к иссл дованиям смесей спектральными мето дами, и позволяет повысить точност расчета концентраций компонентов при анализе многокомпонентных смесей и ускорить процесс анализа. Сущность технического решения закпючается в введении ряда добавок строго заданной концентрации и объема в кювету сравнения. При этом число добавок одного из компонентов заранее не известно, но точно определяется по предлагаемому авторами признаку, а именно, когда отношение оптических плотностей на дифференциальном спектре, в точках длин ,волн которых определено это отношение для чистого другого компонента, полсе (К)-й добавки первого ком- - понента в кювету сравнения еще мень- Я ше больше) эталонного п , а послеФ к-й добавки уже больше (меньше) эталонного, а концентрацию неизвестно- С го компонента рассчитывают с учетом полученных данных по интерполяционной формуле. 10 ил.,5 табл, 1 )395 б 723 ч 5) б О 32 9оооо Иожо,ректо Редактор ванов аказ 3388/42 писно митета СССР открыт ушская наб од, ул. Проектная, 4 зводственно-полиграфическое предприятие, г, Уж б 5 НИИПИ Государ по делам изо 13035, Москва СоставителТехред Л. Тиражтвенного тены- 35 Б. Широкейник239."167 Изобретение относится к аналитичесокй химии, в частности к исследованиям смесей спектральными методами,Цель изобретения - повышение точности расчетов концентраций компонентов бинарной смеси и ускорениепроцесса анализа.На фиг. 1 приведены Фрагментыспектров поглощения фенантрена присразличных концентрациях; на Фиг,2фрагменты спектров поглощения антрацена при различных концентрациях;на Фиг. 3 - фрагменты спектров пог-лощения карбаэола при различных концентрациях; на фиг. 4 - дифференциальнь 1 е спектры смеси фенантренаитрацен, снятые при различных концентрациях фенантрена в кювете сравнения; на фиг. 5 - дифференциальные 20спектры смеси фенантрен - антрацен,снятые при различных концентрацияхантрацена в кювете сравнения; нафиг. 6 - графики зависимости и отно 25шения максимумов для Фенантрена отконцентрации 2-го компонента (антрацена) в кювете сравнения; на Фиг.7дифференциальные спектры смеси фенантрен - карбазол, снятые при различных концентрациях фенантрена в кюве- ЗОте сравнения; на Фиг. 8 - дифференциальные спектры смеси фенантрен -карбазол, снятые прн различных концентрациях карбазола в кювете сравнения; на Фиг, 9 - графический расчет фенантрена, карбазола и антрацеР " Р (к,-П;)(11,-П) (о-к.,)(кк,), (о,-Я) к" ( к "1)( к "т),(ок "к.)("к к) (11 к 1 гп) В которых могут содержаться ФенантРен, антрацен и карбазол.На Фиг. 1 приведены Фрагментыспектров поглощения Фенантрена при 45 следу 1 ощих концентрациях, г/мл:С =02075,10С =3,0741.10Сг 04150,10 Со=33815 101,10 Сц 36889.10С =1,2229, 1 О С, =3,3963,10 50 С = 6600.10 С =4 3037,10С =2,4592,10 С,.=5800 .10С =2,7667,1011 О Фи 1. 1 рассчитывают отношениясоседних максимумов в спектрах пог лощения Фенантрена при волновых числах - = 39760+40 см (соответствует глслвному максимуму)я Э =40920+"40 см где р, о - индексы определяемых компонентов смеси при р=-1 или я=п или 1, С = С 7 К (Ч + 1 К ), С - концент- Р Р Ррация эталонного раствора; 7 Р -объем его добавки; К - количество добавок;7 - объем растворителя в кювете срав- нения; п=У/РЯ- отношение экстремумов эталонной спектральной кривой с 1-го компонента смеси при длинах волн Э и 3 ; и - отношение экстремумов исследуемого спектра смеси при тех же длинах волн 3, е и 9после К-й добавки компонента в кювету сравнения; Ск -концентрация р-го компонента в кювете сравнения после к-й добавки.П р и и е р. В качестве примера рассмотрим расчет бинарных смесей,на в примерах; на Фиг. 10 - дифференциальные спектры модельной смеси антрацена и карбаэола при различных концентрациях в кювете сравнения.Способ осуществляется следующим образом,11 редварительно снима 1 от эталонные спектральные кривые каждого компонента, по ним определяют среднестатистичеСкие значения отношения п двух или нескольких экстремумов спектральной кривой эталонных растворов каждого компонента, а в процессе анализа в чистый растворитель кюветь 1 сравнения последовательно добавляют порции эталонного раствора первого компонента смеси до момента сравнения концентрации данного компонента в кювете сравнения и в исследуемой; смеси, записывают фрагменты дифференциального спектра после каждой до - бавки, а момент сравнения определяют по восстановлению экстремумов спект(ра второго компонента, полученного при снятии чистого компонента, после чего аналогично снимают Фрагменты дифференциальных спектров, добавляя В чистый растворитель кюветы сравнения порции эталонных растВОРОВ Второ го компонента, а момент сравнения определяют по восстановлени 1 о отношения экстремумов спектра первого компонента, причем концентрацию неизвестного компонента рассчитывают по интерполяционной формуле, например по Формуле Лагранжа.Данные расчета приведены в табл. 1, Для рассчитанных значений и определяют среднее й, среднеквадратичное отклонение б, доверительный интер"б вал и 3и и,17 263 й == 1 328 13 ГОа 023 о ОЗЯ12б =+О 13 и = й +д = 1,328+0,044. Н 1 фиг, 2 приведены фрагменты спектров поглощения антрацена при следующих концентрациях, г/мл: С =1,083,10 С 6=9,111.10 С =1,896,10 С=1,2148.О СЗю 037,10 С 8 =1,5185.10 С 4=4,920.10 С=2,005. О С 8=6 э 074.10 С,о=2 э 255, 1 ОПо фиг. 2 рассчитывают отношения соседних максимумов и в спектрах поглощения антрацена при волновых числах 1 = 3966040 см. (соответствует главному максимуму антрацена) и 1 = 40640+40 см . Данные расчета приведены в табл. 2. По аналогии с описанным находят й+, б,р 36 и и19 15 й = д = 1 9151 О0 1472 б = - -- = о9 б = -+0,384;+0,122,На фиг. 3 приведены Фрагменты спектров поглощения карбазола при следующих концентрациях, г/мл: С =0,620.10 фС -=6,20.10-Б С =1,550.10 С =6,300,10 С-Зь 100.10 Суэ 450.10 С =4,650.10 С =9,300.10По Фиг. 3 рассчитывают отноношения соседних максимумов в спектрах поглощения карбазола при волновых числах , = 43000+40 см (соответству ет главному максимуму) и - 40640+40 см. Данные расчета приведены в табл, 3, Находят й ,б, 3,кПо Фиг. 4 находят значения и и заносят в табл. 40. Строят график зависимости ио от концентрации фенантрена в кювете сравнения (фиг. 6), где кривая 1 воспроизводит зависимость й от концентрации Фенантрена в исходной смеси, а кривая 2 зависимость й от концентрации антрацена в смеси. По полученной кривой 1 для значения и = 1,915 находят искомую концентрацию Фенантрена С =2,706,10 г/мл. Аналогично определяют концентрацию антрацена, только в кювету сравнения добавляют антрацен.1На Фиг, 5 приведены дифференциальные спектры смеси Фенантрен - антрацен, снятые при следующих концентрациях антрацена в кювете сравнения, г/мл: 45 1. Исходная смесь.С,=1,2148.10 .С=1,5185.10 качения и и По Фиг. 5 находят з9 50 заносят в табл, 4 о. Строят графикзависимости и, от концентрации компонента (аптрацена) в кювете сравнения (на Фиг. 6 кривая 2), По полученной кривой 2 для значения и 55 =- 1,328 находят искомую концентра - 6цию антрацена С, =-1,05.10 г/мл.,роме графс 1 налитического расчета для смеси 1 вычисляют концентраП р и м е р 1. В рабочую кювету О помещают модельную смесь, содержащую антрацеиа С =1,025.10 г/мл,-Бфенантрена С,=2,905.10 г/мл, Сни мают дифферейциальные спектры, в кювету сравнения добавляют фенантрен 5 На фиг, 4 приведены дифференциальные спектрьн смеси фенантрен-антрацен, снятые при следующих концентрациях фенатрена в кювете сравнепения, г/мл:20 1, Исходная смесь2, С, = )2229,103, С=2,4592.104. С =2 т 7667.105. С, =3,0741.10239567 Ьранена и карбазола (;,=1,025,10г/мл, С=-434,10г/мл, снятые при следующих концентрациях карбазола в кювете сравнения, г/мл:1.Исходная смесь2.Ск=1148110-63. С=-.З, 4444. 1 О 4,С =-4,0185.10 5,С=4,5926,10 6.С,=5,7407.10 Расчет по определению антрацена приведен в табл. 41) и показан на фиг,910(кривая 3).Результаты полученные при графическом определении концентрации компонента в смеси по восстановлениюпараметра, приведены в табл. 5,С, =3,0.10 г/мл, Р= 3,277.С=4,2,10 г/мл, о =3,237,Результаты расчета по известнойметодике:20 С =-1,2005,10 г/мл, в =55,67..иПредлагаемый способ позволяетзначительно расширить границы применения . в спектрометрии, так как всилу своей универсальности он можетбыть использован в ИК, УФ и другихметодах спектроскопии;повысить точность определенияпри малых концентрациях цеизвестнык ЭОрастворов в 100 раз (относительнаяошибка в определении концентрации1,025.10 г/мл составляет 0,3% посравнению с 38,7% - ошибкой расчетапо известному способуускорить процесс анализа за счетимеющихся априорных сведений и болееэкономичных расчетных соотношений,особенно при графоаналитическом методе расчета;выполнить количественное определение компонентов смеси при полностью перекрывающихся (неразрешенных)спекгралдцдых пиках компонентов смеси;сохранить иеизменныи состав смеНа фиг. 8 приведены дифференциальные спектры смеси при следующихконцентрациях карбазола в кюветесравнения, г/мл:1,Исходная смесь 4,С=3,893.102.С =1,1481,10 5.С =4,5926.10З,С=2,750.10 " 6,С,=6,278.10 Способ количественного определения компонентов в бинарных смесях 50путем помещения в рабочую кювету раствора гдсследуемой бинарной смеси, а в кювету сравнения последовательно эталонцого раствора оцного и другого компоцентсл смеси, регистрации дифференциальных спектров, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повьпценця точности расчета концентраций компонентов смеси и ускорения Расчеты по определению фенантрена и карбазола приведены в табл. 4и показаны графически на фиг. 9 (кривые 1 и 2), Расчет по определению антрацена приведен в табл, 4 3 и по казан на фиг. 9,На фиг, 1 О приведены дис 1 зференциальцые спектры модельной смеси ацтции компонентов по интерполяционной формуле Лагракка. Концентрацию фенантренарассчитывают на ЗВМ с помощью полиноглов степени, получен 6 ное значение С =1,90868.10 г/мл. Концентрация айтрацена, расчитанная с помощью полиномов 5-й степени С,д=1,02816.10 г/мл.В этом случае относительные погрешности фенантрена 3 = 0,27.; антрацена 3 = 0,37При сравнйтельном расчете по известной методике получены следующие результаты:концентрация фенантрена С - 1,78.10 г/мл, абсолютная погрешность Ь С,= 1,125.10 г/мл, отнод гСу сительцая погрешность О- 38,78%;концентрация антрацена С а = 1,874,10 г/мл, абсолютная погрешность Ь С =0,849,10 г/мл, относиьС тельная подрешность 3,82,8%.П р и и е р 2. В рабочую кювету помещают модельную смесь, содержащую йецантрен С=2,905,10 г/мл и карбазол (С=4,34.10 г/мл). Снимают дифференциальные спектры и определяют концентрацию карбазола и фецантрена аналогично примеру 1, На фиг, 7 приведены дифференциальные спектры смеси при следуюших концентрациях фенантрена в кювете сравнения, г/ил:1. Исходная смесь 6.С =-3,3815.10 2 . С, =1, 2229 . 1 О 7 . С =3,6889 . 1 0 З.С =2,4592,10 Я,С, =3,9963,10 4 С, =2,7667,109, С 4,3037,10 5,С,=3,0741.10 Формула из о бр етения-0,1 г -О,О 72 О,О 29 О,ОО 5 0,049 О,О 21 -О,ООб 0,0024 0,0004 О гЬ,-й 1 0,0125 0,0052 0,0008 0 0,0008 0,0003 0,0004 00002 Табднца 2 С.10 гlмл 1 р 083 .1 р 886 3 р 037 4 р 920 6,074 9 р 113 32,148 15,85 20,050 22,550 4"р 39660 0,393 0,29 . 0,363 0,548 0,740 0,930 3,26 0,05 0,13 1,37 Рг 40640 Ор 025 Ор 055 О 28 О 385 0 483 О 625 0 673 0,12 0,155 0,201,608 1,871 1,815 2,00 2,00 1,957 1,922 3,925 2,03 6 2,036 0,085 0,085 -0,307 -0,044 -0,300 о -а Ь 1-Ь ) 0,042 0,007 0030 0,301 0,1230,0146 0,0072 0,0072 0,0942 0,0039 0,0100 0,0018 0 0,0001 0,0102 7процесса анализа, предварительно регистрируют эталонные спектральные кривые каждого компонента, по ним определяют среднестатистические значения отношения и не менее двух экстремумов спектральной кривой эталонных растворов каждого компонента, а в процессе анализа в чистый растворитель кюветы сравнения последовательно добавляют порции эталонного раствора первого компонента смеси до момента сравнения концентрации данного компонента в кювете сравнения и в исследуемой смеси, запис 57 вают фрагменты дифференциального спектра после каждой 2395 б 7 8цобавкир а момент сравнения опрецеляют по восстановлению отношенийакстремумов спектра второго компонента, равного полученному ранеесреднестатистическому значениюрпосле чего аналогично снимают фрагменты дифференциальных спектров,добавляя в чистый растворитель кюветы сравнения порции эталонных1 О растворов второго компонента, амомент сравнения определяют по восстановлению отношения экстремумовспектра первого компонента, причемконцентрацию неизвестного компонен та рассчитывают по интерполяционнойформуле.