Способ комплексного анализа материальных образцов

.А 1;1: 1;Я , Ь 1 Б 11 ь 40 ИЗО ананому ли ст- ра ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНВЕДОМСТВО СССР(71) Государственный союзный научно-исследовательский институт органической химии и технологии(56) Гиллебранд В.ОЛендель Г,Э., БрайтГ,А., Гофман Д.И. Практическое руководство по неорганическому анализу. М.: Химия,1966, с.1052-1070,(54) СПОСОБ КОМПЛЕКСНОГО АНАЛИЗАМАТЕРИАЛЬНЫХ ОБРАЗЦОВ(57) Использование: раздельное определение карбоната, алюмината, гидроксида ихлорида натрия в осадках, являющихся отходами производства, использующего в качестве катализатора безводный хлоридалюминия. Сущность изобретения: две равные аликвоты анализируемой пробы титруют визуально по фенолфталеину 0,1 Мраствором соляной кислоты с добавкой ибез добавки хлорида бария и по разности Изобретение относится к области литической химии, конкретно к раздель определению карбоната, алюмината, гидроксида и хлорида натрия в растворах и осадках, являющихся отходами производ ва, использующего в качестве катализато безводный хлорид алюминия,Известен способ комплексного анализа материальных образцов, связанных с определением содержания составляющих их ингредиентов при растворении, Однако для него характерны длительность и сложность анализа, что связано с необходимостью результатов этих титрований рассчитывают содержание карбоната натрия. Затем третью аликвоту смешивают с избытком 0,1 М раствора соляной кислоты, удаляют образовавшуюся двуокись углерода кипячением и потенциометрически дифференцированно титруют избыток соляной кислот и образовавшийся из алюминия натрия хлорид алюминия 0,1 М раствором гидроксид натрия, рассчитывая по 2-му скачку содержание алюминита натрия. После этого рассчитывают массовую долю гидроксида натрия по разности между результатами потенциометрического титрования избытка соляной кислоты (1-й скачок) и найденными значениями содержаний алюмината а карбоната натрия. Затем четвертую аликвоту титруют потенциометрически 0,05 М раствором нитрата ртути, используя в качестве индикаторного электрода стеклянный, а в качестве электрода сравнения - платиновый, и определяютхлорид натрия. 2 табл. проведения фильтрования и прокаливания на различных стадиях анализа.Цель изобретения - упрощение и ускорение определения алюмината, карбоната, гидроксида и хлорида натрия в осадках, являющихся отходами производства,Цель достигается предлагаемым способом, заключающимся в следующем,Две равные аликвоты раствора анализируемой пробы титруют визуально по фенолфталеину 0,1 М раствором соляной кислоты без добавки и с добавкой хлорида бария и по разности результатов этих титрованийМаОН+НС 1 - МаС 1+Н 20.Иа 2 СОз+НС 1 -МаНСОз+йаС МаА 102+Н С 1+Н 20.МаС 1+А(ОН)з- реакция протекает неполностью, так как интервал перехода окраски фенолфталеина соответствует рН 10-8,2, а количественное осаждение А 1(ОН)з происходит при рН 5,б) С добавкой хлорида бария: Иа 2 СОз+ВаС 12 - .- ВаСОз+2 йаСИаОН+Н С 1 -КаС 1+Н 20МаА 102+Н С 1+Н 20 -ф" МаС+А 1(ОН)з ия идет втой же нии без добавки рование до рН ие частичного р та бария в 0,1 М- реакц титрова Тит вследсв карбона кислоть 2,0 а) П кислотьтепени, что и при ВаС 12.5 недопустимо створения осадка растворе соляной деление алюмината натриядействии 0,1 М раствора соляной Н 20 + С 02+ НаС 1+2 Н МаОН+Н С 1 - Иа Ма 2 СОз+2 Н С 1 - а К МаА 102+4 НС 1 А 1 С б) При дифференцинии 0,1 М раствором гид ванном титксида натри Н С+МаО Н - Ма С+Н 20 рассчитывают содержание карбоната натрия.Третью аликвоту смешивают с избытком 0,1 М раствора соляной кислоты, удаляют образовавшуюся двуокись углерода кипячением (если в пробе присутствует карбонат) и потенциометрически дифференцированно титруют избыток соляной кислоты и образовавшийся из алюмината натрия хлорид алюминия 0,1 М раствором гидроксида натрия, рассчитывая по 2-му скачку содержание алюмината натрия.Массовую долю гидроксида натрия рассчитывают по разности между результатами потенциометрического титрования избытка соляной кислоты (1-й скачок) и найденными значениями Содержаний алюмината и карбоната натрия, Четвертую аликвоту титруют потенциометрически 0,05 М раствором нитрата ртути, используя в качестве индикаторного электрода стеклянный, а в качестве электрода сравнения - платиновый, и определяют хлорид натрия,Таким образом, предлагаемый способ состоит из нескольких стадий, описываемых соответствующими уравнениями реакций.1, Определение карбоната натрия а) Без добавки хлорида бария;А Сз+ЗйаОН - А 1(ОН)з+ЗМаС 1 3. Для определения массовой доли ги роксида натрия из результата суммарно определения гидроксида, карбоната и ал мината натрия (потенциометрическое т рование избытка 0,1 М раствора солян кислоты) вычитают массовые доли карбо та и алюмината натрия,4. Определение хлорида натрия5 10 2 йаС 1+Нд(МОз)2- Нд С 12+2 ИаЫОз Существенные признаки способа, от ечающие критерию новизны, следующие.Найдено оригинальное решение, поз оляющее определить три из четырех ком о 15 нии.Таким образом, предлагаемый спосоответствует критерию новизны.Выполнение анализа0 В предварительно взвешенный стакчик вместимостью 50 см вносят - 1,5 - 2зобразца и стаканчик снова взвешивают.разности двух взвешиваний, выполненньпогрешностью не более +0,0005 г, апре5 лячют массу навески образца, взятуюанализ,Навеску в стаканчике растворяют в сжепрокипяченной охлажденной дистилрованной воде, раствор количестве0 переносят в мерную колбу вместимос100 см, доводят до метки свежепрокиченной дистиллированной водой и тщатно перемешивают, Приготовленный таобразом раствор образца используют5 всех анализов,1. Определение массовой доли карбота натрия,В коническую колбу вместимсотью 100вносят пипеткой 10 - 25 см (в зависимозот массовой доли карбонат-ионов) пр н0По еи- о ль- им я ти го нентов смеси с использованием различн хвариантов наиболее простого из всех видов 20 титрований - кислотно-основного.Избирательно определяется карбо ат натрия, поскольку мешающее влияние г дроксида и алюмината устраняется прове е нием двух титрований до одного и того е 25 значения рН,Для избирательного определения а юмината натрия испапаауется прсстеишттй прием перевода его в хлорид алюми ия действием избытка 0,1 М раствора соляной 30 кислоты, удаления мешающих карбон тионов в виде С 02 кипячением и диффер нцированного потенциометрическ го титрования НС 1 и А 1 Сэ.Гидроксид натрия рассчитывается по 35 разности результатов описанных титро а1786428 п 1Чпр 20 п 1 Чр 25 1 скачок товлен ного раствора образца, добавляют 8 - 10 капель фенолфталеина и титруют 0,1 М раствором соляной кислоты до перехода окраски из малиновой в бесцветную (Ч 1).Затем в другую коническую колбу вместимостью 100 см вносят пипеткой точно такую же аликвотную порцию приготовленного раствора образца, добавляют примерно 5 см 100 -ного раствора хлорида бария, 8 - 10 капель фенолфталеина и титруют 0,1 М раствором соляной кислоты до перехода окраски из малиновой в бесцветную (Ч 2).Массовую долю карбоната натрия (Х 1) в процентах рассчитывают по формуле 0,0106 Ч 1 - Ч 2К100100Х 1 -где 0,0106 - масса карбоната натрия, соответствующая 1 см точно 0,1 М раствора соляной кислоты, г/см;з,Ч 1 - объем раствора соляной кислоты, израсходованный на титрование без добавки хлорида бария, см;з.Ч 2 - объем раствора соляной кислоты, израсходованный на титрование с добавкой хлорида бария, см;К - коэффициент поправки раствора соляной кислоты;е - масса навески образца, г;Чпр - объем аликвотной порцзии приготовленного раствора образца, см .2, Определение массовой доли алюмината натрия и суммарной массовой доли карбоната, гидроксида и алюмината натрия. В стакан вместимостью 100 см вносят пипеткой 20 см 0,1 М раствора соляной кисзлоты, 5 - 10 см (в зависимости от массойздоли определяемых солей) приготовленного раствора образца, бросают фарфоровые кипелки, доводят на электроплитке до кипения и кипятят в течение 3 - 5 мин для удаления карбонат-ионов, Охлаждают, обмывают стенки стакана дистиллированной водой, опускают магнитик, пару электродов (стеклянный индикаторный и хлорсеребрянный сравнения) титруют потенциометрически 0,1 М раствором гидроксида натрия при постоянном перемешивании, Титрант вблизи точек эквивалентности добавляют по 0,2 см, следя за изменением рН. Первый скачок наблюдается в области рН 3,5 - 4,5 и соответствует оттитрованию избытка соляной кислоты после ее взаимодействия с карбонатом, гидроксидом и алюминатом натрия (Ч 1). Второй - в области рН 6 - 10 и соответствует оттитрованию хлорида алюминия,образовавшегося при взаимодействии алюмината натрия с соляной кислотой (Ч 2),5 Проводят холостой опыт, оттитрованияраствором гидроксида натрия 20 см 0,1 Мраствора соляной кислоты (без кипячения) синдикатором метиловым красным до перехода окраски из розовой в желтую,10 При отсутствии карбонат-ионов в образце (определение по п.1) в анализе по п.2стадию капячения исключают и, поместив сстакан 20 см 0,1 М раствора соляной кислозты и 5-10 см приготовленного раствора обз15 разца, сразу начинаютпотенциометрическое титрование,Массовую долю алюмината натрия (Х 2)в процентах рассчитывают по формуле Хг0,00273 Ч 2 - Ч 1 К 100 100 где 0,00273 - масса алюмината натрия,соответствующая 1 см точно 0,1 М растворазгидроксида натрия, г/см;Ч 2 - объем раствора гидроксида натрия, 30 израсходованный на титрование до второгоскачка, см;Ч 1 - объем раствора гидроксида натрия,израсходованный на титрование до первогоскачка, см;35 К - коэффициент поправки растворагидроксида натрияп 1 - масса навески образца, г;Чпр - объем аликвотной порцзии приготовленного раствора образца, см .40 Объемы Ч 1 и Ч 2 вычисляют из данныхпотенциометрического титрования по фор- муле С 145 Ч=Ч+-0,2 С + С 2 где Ч 1 - объем титранта, израсходованный на титрование к началу скачка, см;0,2 - объем одноразового прибавления50 титранта вблизи точек эквивалентности, см;С 1 - разность между разностью значений рН в момент скачка и перед скачком;С 2 - разность между разностью значений рН в момент скачка и после скачка,55 Пример расчета,1786428 3 5,6 5,8 6,0 6,2скачокЧ,см9,0 9,2 9,4 9,6скачоскачокСуммарнуюгидроксида и алпересчете на гицентах рассчить т я Чпр а натрия, соот М раствора а гидроксида титрование в 0585 Ч К 100 100 сид гпЧпр твор расходоК - нитратаи - Чпр товленн ан а натрия (Х 4формулемассовую долю карбоната,юмината натрия в условномдроксид натрия (Хз) в провают по формуле 0,0040 Чх - Ч 1 К100 1 где 0,0040 - масса гидроксидветствующая 1 см точно О,згидроксида натрия, г/см;з.Чх - объем 0,1 М растворнатрия, израсходованной нахолостом опыте, см;з,Ч 1 - объем 0,1 М раствора гидрнатрия, израсходованный на итроваразца до первого скачка, см ;з,К - коэффициент поправки рагидроксида натрия;гп - масса навески образца, г;Чпр - объем аликвотной порцзиитовленного раствора образца, см,3. Расчет массовой доли гидрокстрия.Массовую долю гидроксидв процентах рассчитывают по где Хз - суммарная массовая дота, гидроксида и алюмината натная по п.2, %; Х - массовая доля алюмината натрнайденная по п.2%;1,9512 - фактор пересчета массовой дли алюмината натрия в массову дол5 гидроксида натрия, равн40 20 мМйаАО2054 Х - массовая доля карбоната натр я, 10 найденная по п.1 ф;0,7547 - фактор пересчета массовой доли карбоната натрия в массовую долю ги 40 роксида натрия, равный5315 4. Определение массовой доли хлори а натрия, В стакан вместимостью 50 - 100 см вноз сят пипеткой 2-10 см (в зависимости тзмассовой доли хлорида натрия) пригот в ленного раствора образца, добавляют 1-2 капли бромфенолового синего, нейтрализуют водным раствором азотной кислоты 1;3 до изменения окраски индикатора из син й в желтую, добавляют избыток этой же к с лоты 1 см, 20-40 см этилового спирта, т е, с таким расчетом, чтобы соотношение объ м образца - спирт было равным 1:4, опускают магнитик и титруют потенциометричеси раствором нитрата ртути молярной концвн тоации С( - Нц(МОз)2.0,5 Н 20)=0,1 моль л1 при постоянном перемешивании, В каче ве индикаторного электрода использую стеклянный, в качестве электрода сравне 35 - платиновый. Титарант вблизи точки эк и- валентности добавляют по 0,2 см, следя а изменением потенциала.Массовую долю хлорида натрия (ХБ впроцентах рассчитывают по формуле; где 0,00585 - масса хлорида натрия,5 ветствующая 1 см раствора нитрата концентрации точно 0,1 моль/л,г/см объем раствора нитрата ртутианный на титрование; см;коэффициент поправки растртути;масса навески образца, г;- объем аликвотной порцзии прого раствора образца, см,Ч - объем раствора нитрата ртути выч ляют из данных потенциометрического ти рования по формуле10 1786428 С 1Ч=Ч+0,2 С + С Ч, см Е,мВ ЛЕ,мВ Таблица Результаты определенна карбомата, алюмината, гидроксида и хлорида натрия в искусственных смесях Относительная оынбка,НаяСОзНая 1 О НаОННаС 1 Взято, 8 Найдено, оь п/п УС 1тт И МхаОННЛН 1-5,56 УО,ЗЭ 78,39 Е 1,65 53,45 зг,эз ЗЗ,88 39,63 12,87 Дави мые таблицы подтверждают правильность разработанного метода анализа где Ч - объем титранта, израсходванный на титрование к началу скачка, см;0,2 - объем одноразового прибавления титранта вблизи точки эквивалентности, см;С 1 - разность между разностью значений потенциалов в момент скачка и перед скачком, мВ;С 2 - разность между разностью значений потенциалов в момент скачка и после скачка,мВ.Пример расчета. 3,8 -68964 0 -164 -- 251214,2 -285 81404,4 -325 Ч - 4,0+0,2 2 4,05 см Для доказательства правильности предлагаемого метода анализа были составлены и проанализированы искусственные смеси из всех исследуемых компонентов.Результаты анализа искусственных смесей представлены в табл.1Данные анализа лабораторных образцов осадков представлены в табл,2.Как видно из табл,2, при определении всех компонентов получена хорошая воспроизводимость результатов. Технико-экономическая эффективностьпредлагаемого способа заключается в использовании доступных дешевых реактивов, отсутствии сложных дорогостоящих 5 приборов, быстроте(время полного анализана все компоненты 1 ч) и надежности анализа.Формула изобретения Способ комплексного анализа матери альныхобразцов, включающий растворениепробы, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью ускорения и упрощения определения карбоната, алюмината, гидроксида и хлорида натрия, отбирают четыре аликвоты 15 полученного раствора, две из них равные пообъему, титруют 0,1 М раствором соляной кислоты в присутствии фенолфталеина без добавки и с добавкой хлорида бария, третью аликвоту смешивают с избытком 0,1 М рас твора соляной кислоты, кипятят для удаления двуокиси углерода и потенциометрически титруют 0,1 М раствором гидроксида натрия, четвертую аликвоту титруют потенциометрически 0,05 М рас твором нитрата ртути при использованиистеклянного элекрода в качестве индикаторного и платинового электрода в качестве электрода сравнения, причем содержание карбоната натрия рассчитывают по разно сти результатов титрования первой и второйаликвот, содержание алюмината натрия рассчитывают по второму скачку на кривой титрования третьей аликвоты, содержание гидроксида натрия определяют по разности 35 между результатами потенциометрическоготитрования избытка соляной кислоты в третьей аликвоте и рассчитанными значениями содержаний алюмината и карбоната натрия, а содержание хлорида натрия 40 определяют по результатам титрования четвертой аликвоты,12 1786428 Таблича 2 Результаты анализа лабораторных образцов осадков Найдено Е НаНза 10 + НаоНаон Вычислено Наон4 Относительная оыибка,2 Относительная ошибка,Относительнаяащибка,Найдено НаС 1,2 Найдено Най 302, 2 Найдено ЧааСОЗ,В Относипл тельнаоеибка2 Х 1,391,4234,903470 23,06 +1,33 89,7 90,0 25,4 24,0 0,7 2,63 9,90 40,19 Эе 22 з 0,87ф 0,2 0,8 16 2 5 4 5 СоставиТехред М ь А, ПетрунинаМоргентал орректор Э, Лончако кт аказ 245ираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113(35, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 енно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина,из 5,30 11,15 11,50 10,6310,79 7,38 18,26 16, 18 15,ЭЗ 1,42 7,90 7,8 7,80 0,29 83 ф 91 84,84,17 1,08 6,44 65 6,55 3,60 5 87 5 9