Способ определения три-, дии орто-фосфатов щелочных металлов

(5 нститут по ам Научноия "МинуГ, И, Кураышева ионов, М ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССР(56) Дж. Уильямс Определение аХимия, 1982, стр, 484 - 485. Изобретение относится к методами определения, три-, ди- и арто-фосфатов при совместном присутствии и может быть использовано как при анализе смеси линейных полифо"фатов, так и при анализе технических триполифосфатов,Цель изобретения - ускорение и упрощение способа определения при повь 1 шении информативности.Предлагаемый способ не только позволяет анализировать готовый продукт, но и осуществлять оперативный контроль Технологического процесса,Поставленная цель достигается в способе определения содержания три-, ди- и орта-фосфатов щелочных металлов при совместном присутствии, в котором исходный 1 -ный раствор пробы после измерения рН титруют 0,1 - 0,3 н соляной или азотной кислотой до рН 4,00 - 4,05, опредеПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТРИ-, ДИ- ИФОСФАТОВ ЩЕЛОЧНЫХ МЕТАЛ ОРТОЛОВ(57) Использование: анализ смеси линейных полифосфатов, определение основного вещества и примесей пиро- и орто-фосфатов в техническом триполифосфате натрия или калия, Сущность изобретения; измеряют рН 1 о -ного раствора анализируемого вещества, титрованием раствора 0,1 н раствором соляной или азотной кислоты до рН 4,0 и фотометрическом определении орто-фосфатов по желтому фосфорнованадиевомолибденовому комплексу. 5 табл., 1 ил,ляют ортофосфат фотометрически по желтому фосфорнованадиевомолибденоаому комплексу при специально подобранных ус-. ловиях (обьемное отношение реактива и раствора пробы 1,5 - 2,5, температура 10 20 С, интервал времени между добавлением реактива и фотометрированием 4 - 7 мин) и рассчитывают содержание компонентов по предварительно выведенным формулам,Измеряют рН 1 о -ного раствора анализируемой пробы для определения молярного отношения кислых и нормальных солей (а), для определения ортофосфата измеряют оптическую плотность желтого комплекса в условиях, обеспечивающих его образование и сводящих до минимума влияние гидролиза ди- и трифосфатов на дпределение ортофосфата, а также используют расчетные формулы, в которых учитывают, кроме объема кислоты, пошедшей на титрование 1 г анализируемого вещества (Уэ), молярное отношение кислых и нормальных солей (а) и удельные объемы 1 н. кислоты,необходимые для перевода нормальных икислых (гидро)фосфатов в дигидрофосфаты,Сущность способа заключается в, том, что константы диссоциации гидро- и дигидрофосфатых анионов ди- и трифосфорнойкислот имеют примерно одинаковую величину10для Н 4 Р 207 рКз = 6 7, и рК = 9 42 для НВРз 01 о рК = 6,5 и рК = 9,4, что обеспечивает при определенном рН одинаковое молярное отношение гидрофосфатов и фосфатов соответствующих кислот,При титровании раствора смеси солей до рН 4,0 - 4,05 все находящиеся в растворе фосфаты и гидрофосфаты переходят в дигидрофосфаты. От состава анализируемой пробы зависит рН исходного водного рас твора, количество кислоты, пошедшей на титрование, так как титры кислоты по каждой из солей, входящих в состав смеси, существенно различаются между собой, Так 1 см 0,1 н кислоты соответствует 0,0184 г 25 йа 5 Рз 01 о; 0,0133 г йа 4 Р 207, 0,0142 г йа 2 НР 04, 0,0244 г МазНР 207 и 0,0346 г Ма 4 Н РзО 1 о.При определении бртофосфата необходимо добавлять такое количество реактива 30 , (ванадиевомолибдатнаго азотнокислого раствора), которое обеспечивало бы полноту образования фосфорнованэдиевомолибдатного комплекса, так как триполифосфат взаимодействует с реактивом на ортофос фат и препятствует образованию желтого комплекса.Предлагаемый способ осуществляется следующим образом; 2,500 г. анализируемого продукта взвешивают, переносят в мер ную колбу вместимостью 250 см и растворяют в дистиллированной воде с рН 6,0 - 7,0, Затем объем раствора в колбе доводят до метки и раствор тщательно перемешивают. Отбирают пипеткой вмести-.мостью 50 см аликвотную часть раствора изпереносят в стаканчик для потенциаометрического титрования, измеряют рН исходного раствора, затем разбавляют раствор до 100 см водой и титруют потенциометричезски при перемешивании раствора с помощью магнитной мешалки раствором 0,1 н, соляной кислоты до рН 4,0 - 4,05,Отбирают пипеткой 5 - 10 смз исходныйраствор анализируемого вещества, перено сят в мерную колбу вместимостью 50 см, нейтрализуют 1 н раствором азотной кислотн по п-нитрофенолу, приливают 10 - 20 смзванадатно-молибдатного раствора для образования желтого комплекса, доводят водой до метки, перемешивают и через 4 - 7мин измеряют оптическую плотность с помощью фотоэлектроколориметра в кювете столщиной поглощающего слоя 20 мм придлине волны 440 нм, При температуре окружающей среды выше 20 С вода и реактивперед добавлением к анализируемому раствору охлаждаются,По полученным экспериментальнымданным (количество кислоты, пошедшей натитрование 1 г анализируемого вещества;содержание ортофосфата, определенноефотометрически; отношение молярного содержания кислых и нормальных три- и дифосфатов а, найденное по величине рН1 оь-ного анализируемого раствора из предварительно построенного калибровочногографика зависимости а от рН (см, чертеж)рассчитывают содержание нормальных икислых ди- и трифосфатов по специальновыведенным формулам, включающим измеренные величины,В табл. 1 - 3 показано влияние различных факторов на точность определения ортофосфата в присутствии триполифосфатанатрия.Как видно иэ данных, приведенных втабл, 1, при прибавлении реактива на ортофосфат-ион в недостаточном количестве(У 2/У 11,5) окраска желтого фосфорнованадиевомолибденового комплекса не развивается. Оптимальные соотношения объемовреактива и анализируемого раствора 1,5 -2,5, При добавлении большего количествареактива результаты определения ортофосфатэ оказываются завышенными за счет ускорения гидролиза триполифосфата.Из табл, 2 видно, что увеличение и ромежутка времени от момента добавления ванадатно-молибдатного реактива канализируемому раствору до измерения оптической плотности свыше 7 мин приводитк получению завышенных результатов засчет гидролиза триполифосфста. Причемвлияние гидролиза особенно заметно прималых содержаниях ортофосфата, т, е,ошибка за счет гидролиза тем больше, чемменьше исходное содержание ортофосфатав трифосфате натрия. При уменьшении промежутка времени от момента добавленияреактива до измерения оптической плотности4 мин окраска желтого фосфорнованадиевомолибденового комплекса неуспевает окончательно развиться и результаты анализа оказываются заниженными.Как видно из табл. 3 при повышениитемпературы растворов выше 20 С существенно увеличивается ошибка определения,поскольку ускоряется идролиз триполи1806374 фосфата. Скорость гидролиза зависит оттемпературы и рН раствора. Охлаждениениже 10 С нецелесообразно, так как усложняет анализ из-за необходимости использования охлаждающих смесей, 5В табл, 4 приведены результаты анализа модельных. смесей триполифосфатов натрия и калия с соответствующими пира- иорто-фосфатами,В табл, 5 приведены результаты анализа нескольких партий триполифосфата натрия, полученных с Новоджамбулскогофосфорного завода, предлагаемым титриметрическим методом и по методике ГОСТ13493-86. 15Из табл, 5 видно, что результаты определения суммы триполифосфатов и общегоРгО, полученные с использованием предлагаемой титриметрической методики, хорошо согласуются с результатами 20определения суммы триполифосфатов натрия гравиметрическим триэтилендиаминкобальтхлоридным методом и общего Рг 05фотометрическим методом, Кроме тогопредложенный метод позволяетопределять 2пирофосфат и кислые соли - гидродифосфати гидротрифосфат натрия,П р и м е р 1, Для анализа взвешиваютна аналитических весах навескутехнического триполифосфата натрия. Растворяют в 30дистиллированной воде без СОг с рН 6,17 вмерной колбе вместимостью 250 см . Отбирают пипеткой аликвотную часть раствора50 см, переносят в стакан для потенцио 3метрического титрования. Измеряют и ээписывают рН раствора (рН,9,75). Прирасчете по измеренной величине рН по графику зависимости рН от а определяют=0,009. Затем разбавляют раствор в 2 разаи титруют потенциометрически до рН 4,0 40соляной кислотой концентрации точно 0,1моль/дм (0,1 н), перемешивая раствор сзпомощью магнитной мешалкиНа титрование аликвотной части раствора пошло 27,46 см соляной .ислоты, 45зСледовательно, на титрование 1 г пробы дорН 4,0 требуется х + ОЯ 0,009 96,351 + 0,94 0,009 йа 5 Рз 01 О Хг = 96,35 0,00 0,94 = 0,81Ма 4 Н Рз 01 о 100 - 0,45 - 96,3551 + 0,917 0,009 3,20 ,008- 3,17а 4 Рг 27,46 22,5017= 54,88 см 0,1 н НС а натрия.опреемном отношемому раствору, овании через 7 ива к анализиМаг Н Р 04.значения Уэ и а вают содержаИз той же колбы отбирают пипеткой 10 см исходного раствора, переносят в мер 3ную колбу вместимостью 50 см, нейтрализуют по и-нитрофенолу 1 н азотной кислотой, затем добавляют 15 см реактивазна ортофосфат. Соотношение объема реактива и объема аликвотной части раствора, взятой для анализа, равно 1,5, Доводя обьем раствора в колбе до метки, перемешивают и через 4 мин измеряют оптическую плотность раствора на фотоэлектроколориметре. Определение содержания ортофосфатэ проводили при комнатной температуре 20 С, Найденное содержание ортофосфата а = 0,45 гчагНР 04,Подставляя величины У а и а в формулы (3) - (7) и получают Х = 3,608(100 - 0 45) 5488 - 70,42 0,45 х20,84 Уг = 3,20 - 3,17 = 0,03; КазНРгОт Массовая доля триполи- и пирофосфата натрия, определенная гравиметрическим методом с хлоридом триэтилендиаминкобальта (1), равна соответственно 96,21 и 3,42 У,.П р и м е р 2, Для анализа взвешивали на аналитических весах 2,5055 г технического триполифосфэта натрия, Растворяют в дистиллированной воде без СОг с рН = 6,95 в мерной колбе вместимостью 250 см . Измеряют рН полученного раствора: рН = =10,00. При таком рН в пробе нет кислых полифосфатов, следовательно, а = О,На титрование 50 см раствора до рН =34,05 пошло 27,65 см соляной кислоты кон 3центрации 0,1 моль/дм (0,1 н), следовательно, на титрование 1 г пробы потребовалось бы 27,65 250 зУз = 2 5055 50 = 55,18 см кислоть Содержание ортофосфат деленное при 10 С при обь нии реактива к анэлизируе равном 2,5 и при фотометрир мин после приливания реакт руемому раствору а = 0,1 О/ Подставляя полученные в формулы (1) и (2), рассчить1806374- 95,97ЙЭ 5 Р 3010 Таблица 1 Влияние Отношения объемов анализируемого 1",-ного раствора триполифосфата натрия (У 1) и реактива на орто-фосфат-ион (У 2) на результаты определения орта-фосфата в техническом триполифосфатеНавеска 2,5004 г в 250 см воды Аликвота У 1 = 10 смТемпература т = 12 СПромежуток времени от момента добавления реактива к анализируемому раствору до измеренияс. оптической плотности г= 5 мин ние триполифосфэта натрия (Х) и пирофосфэта натрия(Ч): Х -- 3,608(100 - 0,19) 5519 - 70,42 0,1920,84 Ч = 100 - 95,97 - 0,19 = 3,84 о Ка 4 Р 207 Массовая доля триполи- и пирофосфатов натрия, определенная гравиметрическим методом с хлоридом тризтилендиаминкобальтаравна соответственноо 95,77 и 4,01,Общие затраты времени на анализ по предлагаемому методу 35 мин. Кроме того предлагаемый метод позволяет определить раздельно кислые и нормальные триполи- и пирофосфаты, в то время как по прототипу определяется только сумма солей соответствующих поликислот.Таким образом из приведенных примеров видно, что предлагаемый метод при хорошем совпадении результатов анэлиЗа позволяет получить более полную информацию о составе пробы (раздельное количественное определение нормальных и кислых солей) при одновременном ускорении (30 - 40 мин вместо 1,5 ч) и упрощении метода, 5 исключающего трудоемкие стадии. Формула изобретения Способ определения три-, ди- и ортофосфатов щелочных металлов, включающий 10 растворение навески в воде и титрованиеполученного раствора, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью ускорения и упрощения анализа при повышении информативности, растворение навески в воде осуществляют 15 до концентрации раствора 1 , измеряютрН раствора и делят раствор на 2 аликвоты, первую из которых титруют 0,1 - 0,3 Н соляной или азотной кислотой до рН 4,0 - :4,09, к второй аликвоте добавляют ванадиевомо либдатный азотнокислый раствор в объемном отношении 1,5 - 2,5 и определяют содержание ортофосфатов фотометрически при температуре 10 - 20 С через 4 - 7 мин после добавления ванадиевомолибдатного 25 азотнокислого раствора,1806374 Продолжение табл.1,Таблица 2 Навеска 2,5049 г в 250 см водыТемпература 16 СОбъемное отношение реактивак анализируемому раствору У 2/У 1 = 2 Табли атуры на резульортофосфата в тр ого определия ы фотометричеолифосфате на лияние те н 250 см Навеска 2,4985 г Аликвота У 1= 10 Отношение объе Уг к У равно 2 Время4 мин еактива Влияние продолжительности контакта ортофосфат-иона с вэнадатномолибдэтным реактивом в присутствии трйфосфата натрия на результаты его фотометрического определения по желтому комплексу1806374 12 Продолжение табл.Э,0,65 25 30 0,74 13,8 0,65 0,90 36,9 Таблица 4 Результаты анализа модельных смесей методом потенциометрического титрования с фотометрическим определением ортофосфата по желтому комплексуаблица 5 езул образцов текническабо триполифосфзтз натрия ан одеомание РгО об .мас. одермвние сумм рН 1-но раствор ав пробы, ма ов мас,поли с ртя титриметр п аг. титримет т ави гН йззргО зНРгО йазРЗО 1 о йа 4 НРзО вский ческ 1.7 1.4 0.6 0,24 0,19 0,321806374 9 О,ИСоставитель А, Кубасовактор А,Павловская Техред М.Моргентал Корректор Н,Милюков водственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагари аказ 974 Тираж ВНИИПИ Государственного комитета по изобрете 113035, Москва, Ж, РаушскПодписноем и открытиям при ГКНТ СССРаб.; 4/5