Способ количественного определения фосфатов, карбонатов и гидроксида натрия

(19 5 001 М 31/ АТЕНТН ВЕДОМСТВО СС (ГОСПАТЕНТ ССС Щ Йт(У:. Конта шиноОПРЕТОВ И литич го лити кисл венн илиобезкрытпроиправтато опре ната визу эакл ниис фтал хлор карб ИСАНИЕ ИЗОБ РСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 163383/26,П. Арбатский, Л,Г. Рыбавощеваячеславов П,М., Шмелева Н.электролитов и покрытий, Л,: Мние, 1985, с. 97.ПОСОБ КОЛИЧЕСТВЕННОГОНИЯ ФОСФАТОВ, КАРБОНАОКСИДА НАТРИЯспольэование: в области анхимии, для кислотно-основн зобретение относится к области аначеской химии, а именно к способу тно-основного раздельного количестго определения компонентов смеси атов, карбонатов и гидроксида натрия уры в электролитах ванн химического иривания перед гальваническими поями, предназначенному для контроля водства и позволяющему повысить льность и воспроизводимость резульаналиэа,качестве прототипа выбран способ еления гидроксида, фосфата и карбонатрия методом кислотно-основного льного индикаторного титрования, Он чается в последовательном титроваляной кислотой с индикатором фенолином (титруется гидроксид натрия до да натрия, фосфат до гидрофосфата и нат до гидрокарбоната) и метиловым дельного количественного определения смеси фосфатов, карбонатов и гидроксида натрия в электролитах ванн химического или электрохимического обезжиривания перед гальваническими покрытиями. Сущность способа заключается в том, что кислотно-основное титрование проводят с потенциометрической индикацией конечных точек путем титрования пикриновой кислотой до первых двух скачков в ацетон- водной среде, а для получения третьего скачка в раствор вводят диметилформамид в количестве; обеспечивающем соотношение ацетона, воды и диметилформамида 1:(1 - 1,5):(4 - 5) по объему. 1 табл,оранжевым (гидрофосфат до дигидрофосфата и гидрокарбонат до угольной кислоты). ф Далее раствор кипятят до удаления СО 2 и титруют раствором гидроксида натрия доК) изменения окраски раствора за счет фенол-.р фталеина.Главным недостатком известного способа является то, что скачки на кривых тит- . О рования недостаточны для надежного О подбора индикаторов, так как при незначительной крутизне кривой титрования вблизи точек эквивалентности при использовании индикаторов возникают значительные систематические (химические) и случайные погрешности, поэтому известный способ отличается недостаточной правильностью и плохой воспроиэводимостью. К его недостаткам относится невозможность определения фосфата и карбоната натрия в присутствии буры, чтоисключает применение этого способа дляконтроля электролитов ванн подготовкиалюминия и егосплавов перед гальваническими покрытиями.Цель изобретения - повышение правильности и воспроизводимости определения фосфата, карбоната и гидроксиданатрия или буры при совместном присутатвии в электролитах ванн химического обезжиривания. Цель достигается тем, что в 10способе количественного определения фосфатов, карбонатов и гидроксида натрия кислотно-основное титрование проводят спотенциометрической индикацией конечных точек, причем в качестве титранта используют ацетон-водный растворпикриновой кислоты, Титрование до первыхдвух скачков осуществляют в ацетон-воднойсреде, а для получения третьего скачка враствор вводят диметилформамид до соотношения ацетона, воды и диметилформамида, равного 1:(1 - 1,5):(4-5) по обьему,При титровании в ацетон-водной средена кривой имеются два скачка. Первый отвечает окончанию взаимодействия с пикриновой кислотой фосфата до гидрофосфата,карбонаты до гидрокарбоната, гидроксиданатрия до хлорида или буры до борной кислоты. Второй - переходу гидрофосфата додигидрофосфата, а гидрокарбоната до 30угольной кислоты. Ацетон вводят для создания лучших условий дпя раздельного титрования компонентов (более резко выраженпервый скачок, что способствует повышению правильности и воспроизводимости результатов), так как возрастаетпротяженность шкалы кислотности растворителя и компоненты дифференцируютсяпо ступеням диссоциации, Эффект возрастания первого скачка наблюдается при со- "0отношении воды и ацетона меньше 1,5:1 пообьему, При соотношении меньше 1;1 растворимость фосфатов, карбонатов и бурыпонижается и образуются осадки, что приводит к невозможности проведения титраванна, Появление третьего скачкавозможно, если фосфорная кислота по первой ст;пени диссоциации и кислота-титрантимеют разницу в константах диссоциациине меньше чем на три-четыре порядка. Это 50условие реализуется, если в качестве титранта используется пикриновая кислота, а в раствор добавляется диметилформамид.Соотношение растворителей после добавления диметилформамида должно составлять; 55ацетон: вода; диметилформамид 1;(1-1,5):(45). При меньшем относительном содержании диметилформамида не наблюдается "достаточной разйицыв константах диссоциации пикриновой кислоты и фосфорной кис-лоты по первой ступени и третий скачок на кривой титрования выражен нечетко. Большее содержание диметилформамида приводит к его необоснованному расходу и к экспериментальным трудностям, связанным со слишком большим объемом раствора в электролитической ячейке для титрования.Способ осуществляют следующим образом. В ячейку для потенциометрического титрования с помощью пипетки отбирают 5 см испытуемого раствора и добавляют последовательно с помощью мерного цилиндра 10-20 см дистиллированной воды и 15зсм ацетона. Ячейку помещают на магнитную мешалку и погружают в. раствор стеклянный и хлоридсеребряный насыщенный непроточный электроды. Титрование осуществляют, прибавляя 0,15 мольдм расз твора пикриновой кислоты в ацетон-водном растворителе (1,5-2);1 по обьему, рн раствора измеряют с помощью универсального иономера ЭВили аналогичного рН-метра, Титрование осуществляют до получения двух скачков на кривой титрования, затем добавляют в ячейку 60 - 75 см диметилформамида и продолжают титрование до получения третьего скачка, При этом соблюдается соотношение сорастворителей; ацетон: вода: диметилформамид, равное 1:(1 - 1,5):(4 - 5),Количественное содеркание компонентов о испытуемом растворе (Х, г/дм ) рассчитывают по формулам:ХйазР 01 = (Чз - Ч 2)СУазро 4/Ч; Хма 2 соз = (2 Ч 2 Ч 1 Чз)СУгча 2 соз/ЧХ"араон = 2(Ч 2 - Ч 1)С МгйаонИ Хиа 2 в 1 О 7= (2 Ч 2 - Ч 1)СУаа 2 вло 7/Ч," - при титровании смеси фосфата, карбоната и гидроксида натрия;- при титровании смеси фосфата, карбоната натрия и буры;Ч 1, Ч 2, Чз- обьемы раствора пикриновой кислоты, соответствующие первому, второму и третьему скачкам на кривой титровазС - концентрация титранта - пикриновой кислоты, моль/дмз;Ч - обьем испытуемого раствора, взятый для анализа (5 см).Изобретение иллюстрируется следующими примерами определения компонентов электролитов ванн химического обезжиривания перед гальваническими покрытиями по предлагаемому способу и по известному способу, Содержание компонентов в растворе отвечало ГОСТ 9.305-84"Покрытия металлические и неметаллические органические",П р и м е р 1. Титрование смеси гидрокс да натрия, карбоната натрия и тринатри фосфата известного состава.В стакан вместимостью 150 см отбирают 5 см испытуемого раствора известного со тава, добавляют 15 см дистиллированно воды и 15 см ацетона. Стакан помещают на магнитную мешалку, погружают в ра твор стеклянный и хлоридсеребряный эл ктроды. подсоединенные к универсально у иономеру Э В, Титрование осуществл ют 0,15 моль/дм растворомпикриновой ки лоты в водно-ацетоновом растворителе с с отношением воды и ацетона 1:2 по объем, Титрант добавляют иэ бюретки порциям по 0,5 см, а в области скачков -з по циями по 0,2 см (для более точного уста овления конечных точек титрования). , По ле получения второго скачка, когда рН ра вора достигает 3,5, в стакан добавляют 70 м диметилформамида рН раствора приз это возрастает до 5,7) и продолжают титро ание пикриновой кислотой до завершени третьего скачка на кривой титрования, Ко ечные точки на кривой титрования определяют графическим методом, проводя касат льные к трем участкам: до скачка, в пр делах скачка и после скачка. Середины сре них участков определяют конечные точки итрования. Соотношение ацетона, воды и диметилформамида составляет 1;1,2:4,5 по )бъему.Результаты определения компонентов данной смеси по предлагаемому способу и изв стному способу приведены в таблице.П р и м е р 2, Титрование пробы производ твенного электролита ванны химическо о обезжиривания.Для исследования отбирают 5 см произв дственного электролита, содержащего гид оксид натрия, карбонат натрия и тринат ийфосфат. Титрование осуществляют, как казано в примере 1. Соотношение ацетон, воды и диметилформамида то же, что в и имере 1, Параллельно осуществляют тит ование по известному способу.Результаты определения приведены в таблице.По данным таблицы видно, что при титровнии искусственной смеси по предлагаемому способу найденное содержание компонентов близко к взятому. По известному способу найденное содержание компонентов отличается от взятого: для гид оксида натрия и тринатрийфосфата завы ено, для карбоната натрия - занижено, При титровании производственной смеси эта азница возрастает.скачков, В пределах добавленного титранта й 1 оь от точки эквивалентности первый скачок уменьшается от 0,55 до 0,45 ед, рН, а третий - от 0,2 до 0,1 ед. рН. Третья конеч ная точка при этом устанавливается ненадежно, что приводит к,значительному ухудшению результатов. Уменьшение третьего скачка связано со снижением относительного содержания диметилформамида 40 по сравнению с водой, что сокращает протяженность шкалы кислотности растворителя и усиливает обратимость реакции взаимодействия пикриновой кислоты с дигидрофосфатом натрия. Результаты опреде лений приседены в таблице. Так как впримерах 3 и 4 соотношение растворителей не отвечало предложенному способу, сопоставление с результатами известного способа не проводилось.П р и м е р 5. Титрование смеси карбоната натрия, тринатрийфосфата и буры известного состава.Для исследования отбирают 5 см испы туемого раствора, отвечающего электролитуванн подготовки алюминия и его сплавов под гальванические покрытия, добавляют 20 см дистиллированной воды, 15 см ацезтона и осуществляют титрование, как в примезое 1, добавляя после второго скачка 75 см диметилформамида. Соотношение аце 5 10 15 20 25 30 П р и м е р 3, Титрование смеси гидроксида натрия, карбоната натрия и тринатрийфосфата при избыточном содержании ацетона.Для исследования отбирают 5 см испытуемого раствора с составом компонентов, как в примере 1. Добавляют 10 см воды и приливают с помощью цилиндра ацетон. При добавлении 17 см ацетона начинаетзинтенсивно выпадать осадок солей. Соотношение ацетона и воды составляет 1;0,9. Ввиду выпадения осадка титрование неприменимо.Таким образом, при избыточном содержании ацетона титрование становится невозможным,П р и м е р 4, Титрование смеси гидроксида натрия, карбоната натрия и тринатрийфосфата при недостаточном содержании ацетона и диметилформамида.Для исследования отбирают 5 см испытуемого раствора известного состава. добавляют 20 см дистиллированной воды и 15зсм ацетона. Проводят титрование. как указзано в примере 1. добавляя после второго скачка 50 см диметилформамида. Растворитель отвечает отношению ацетона, воды и диметилформамида 1;1,7:3,3.На кривой титрования наблюдается уменьшение первого и особенно третьего1793369 Результаты определения компонентов ванн обезжиривания, п=10, Р=0,95 СодерНайдено Компонент Прижание,змер Предлагаемый способ Известный способ е атн.7 ь г/дм еотн, ,18,90 18,66 ф: 0,35 36,54 + 0,43 49,25 + 0,50 1,90 1,18 1,01 22,520,67 34,35 ф 0,98 51,34 + 1,93 2;97 Гидроксид натрияКарбонат натрияТринатрийфосфат 36,76 47,44 2,84 3,76 1128 ф 019 3759 й 0,39 70,93 ф 0,79 1,72 17,25 + 0,53 1,02 25,61 + 0,90 1,12 74,39 + 2,38 3,05 3,05 Произв- одственный элек- тролит Гидроксид натрияКарбанат натрияТринатрийфосфат 3,20 18,90 Гидроксид натрия Выпадает аса 36,76 Карбонат натрияТринатрийфосфат док 47,44 тона, воды и диметилформамида составляет 1:1,5:5. Данные, полученные по предлагаемому способу, приведены в таблице. Они соответствуют известному составу, По известному способу определение в присутствии буры невозможно,Во всех рассмотренных случаях осуществлялось титрование десяти параллельных проб. Доверительный интервал и случайная составляющая погрешности при Р = 0,95 установлены в соответствии с ГОСТ 8,207-76.Из данных таблицы видно, что результаты, полученные по предлагаемому способу, более правильные и отличаются лучшей воспроиэводимостью по сравнению с результатами, полученными по известному способу. Формула изобретения Способ количественного определения фосфатов, карбонатов и гидроксида натрия путем кислотно-основного титрования, о тл ича ю щийс я тем,что,сцельюповышения правильности и воспроизводимости результатов, определениях этих компонентов и буры при их совместном присутствии, кислотно-основное титрование проводят с Достоинством предложенного способаявляется то, что индикаторное визуальное титрование заменяется потенциометрическим. При титровании многокомпонентной 5 смеси, когда скачки на кривых титрованиянедостаточно большие, исключаются как систематические (химические), так и случайные погрешности, связанные с применением индикаторов, чта приводит к 10 получению более правильных и воспроизводимых результатов. В предложенном спасобе все характеристики, необходимые для расчета содеожания всех компонентов, получают в результате одного титрования, Это 15 сокращает число операций при выполнениианализа. потенциометрической индикацией конечных точек путем титрования ацетон-водным раствором пикриновой кислоты до первых двух скачков на кривой титрования в ацетон-воднай среде, а для получения третьего скачка в раствор вводят диметилформамид в количестве, обеспечивающем объемное соотношение ацетона, воды и диметилфармамида 1:1 - 1,5:4 - 5.1793369 10 Продолжение таблицы едакт р ектор Л;Пилипенко каз 01 Тираж, Подписное ВН ИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при Г 113035, Москва, Ж, Раущская наб 4/5 оизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 10 Составит Техред М А.Арбатскиргентал