RU1793369C - Способ количественного определени фосфатов, карбонатов и гидроксида натри - Google Patents

Abstract

ской ПОСОБ КОЛИЧЕСТВЕННОГО ОПРЕ- ЕНИЯ ФОСФАТОВ, КАРБОНАТОВ И ОКСИДА НАТРИЯ Использование: в области аналитичехимии , дл  кислотно-основного раздельного количественного определени  смеси фосфатов, карбонатов и гидроксида натри  в электролитах ванн химического или электрохимического обезжиривани  перед гальваническими покрыти ми. Сущность способа заключаетс  в том, что кислотно-основное титрование провод т с потенциометрической индикацией конечных точек путем титровани  пикриновой кислотой до первых двух скачков в ацетон- водной среде, а дл  получени  третьего скачка в раствор ввод т диметилформамид в количестве, обеспечивающем соотношение ацетона, воды и диметилформамида 1:(1-1.5):(4-5) по объему. 1 табл.

Description

у

Ё

Изобретение относитс  к области аналитической химии, а именно к способу кислотно-основного раздельного количест- вентго определени  компонентов смеси фосфатов, карбонатов и гидроксида натри  или f уры в электролитах ванн химического обезжиривани  перед гальваническими покрыт

л ми, предназначенному дл  контрол 

производства и позвол ющему повысить правильность и воспроизводимость результатов анализа.

Е качестве прототипа выбран способ определени  гидроксида, фосфата и карбо- натри  методом кислотно-основного льного индикаторного титровани . Он

ната визу;

заключаетс  в последовательном титровании сол ной кислотой с индикатором фенол- фтал хлор карбонат до гидрокарбоната) и метиловым

ином (титруетс  гидроксид натри  до |да натри , фосфат до гидрофосфата и

оранжевым (гидрофосфат до дигидрофос- фата и гидрокарбонат до угольной кислоты). Далее раствор кип т т до удалени  СОг и титруют раствором гидроксида натри  до изменени  окраски раствора за C46t фенол- фталеина.

Главным недостатком известного способа  вл етс  то, что скачки на кривых титровани  недостаточны дл  надежного подбора индикаторов, так как при незначительной крутизне кривой титровани  вблизи точек эквивалентности при использовании индикаторов возникают значительные систематические (химические ) и случайные погрешности, поэтому известный способ отличаетс  недостаточной правильностью и плохой воспроизводимостью , К его недостаткам относитс  невозможность определени  фосфата и карбоната натри  в присутствии буры, что

4 О CJ О) О Ю

исключает применение этого способа дл  контрол  электролитов ванн подготовки алюмини  и его сплавов перед гальваническими покрыти ми.

Цель изобретени  - повышение правильности и воспроизводимости определени  фосфата, карбоната и гидроксида натри  или буры при совместном присутствии в электролитах ванн химического обезжиривани . Цель достигаетс  тем, что в способе количественного определени  фосфатов , карбонатов и гидроксида натри  кислотно-основное титрование провод т с потенциометрической индикацией конечных точек, причем в качестве титранта используют ацетон-водный раствор пикриновой кислоты. Титрование до первых двух скачков осуществл ют в ацетон-водной среде, а дл  получени  третьего скачка в раствор ввод т диметилформамид до соотношени  ацетона, воды и димётилформами- да, равного 1:(1-1,5):(4-5) по объему.

При титровании в ацетон-водной среде на кривой имеютс  два скачка. Первый отвечает окончанию взаимодействи  с пикриновой кислотой фосфата до гидрофосфата, карбоната до гидрокарбоната, гидроксида натри  до хлорида или буры до борной кислоты . Второй - переходу гидрофосфата до дигидрофосфата, а гидрокарбоната до угольной кислоты. Ацетон ввод т дл  создани  лучших условий дл  раздельного титровани  компонентов (более резко выражен первый скачок, что способствует повышению правильности и воспроизводимости ре- зультатов), так как возрастает прот женность шкалы кислотности растворител  и компоненты дифференцируютс  по ступен м диссоциации. Эффект возрастани  первого скачка наблюдаетс  при соотношении воды и ацетона меньше 1,5:1 по объему. При соотношении меньше 1:1 растворимость фосфатов, карбонатов и буры понижаетс  и образуютс  осадки, что приводит к невозможности проведени  титровани , По вление третьего .скачка возможно, если фосфорна  кислота по первой ступени диссоциации и кислота-титрзнт имеют разницу в константах диссоциации не меньше чем на три-четыре пор дка, Это условие реализуетс , если в качестве титранта используетс  пикринова  кислота, а в раствор добавл етс  диметилформамид. Соотношение растворителей после добавлени  диметилформамида должно составл ть: ацетон: вода: диметилформамид 1:(1-1,5}:(4- 5). При меньшем относительном содержании диметилформамида не наблюдаетс  достаточной рёз йиц ы в константах диссоциации пикриновой кислоты и фосфорной кислоты по первой ступени и третий скачок на кривой титровани  выражен нечетко. Большее содержание диметилформамида приводит к его необоснованному расходу и к

экспериментальным трудност м, св занным со слишком большим объемом раствора в электролитической  чейке дл  титровани .

Способ осуществл ют следующим образом , В  чейку дл  потенциометрического титровани  с помощью пипетки отбирают 5 см испытуемого раствора и добавл ют последовательно с помощью мерного цилиндра 10-20 см3 дистиллированной воды и 15

см3 ацетона. Ячейку помещают на магнитную мешалку и погружают в. раствор стекл нный и хлоридсеребр ный насыщенный непроточный электроды. Титрование осуществл ют , прибавл   0,15 моль/дм3 раствора пикриновой кислоты в ацетон-водном растворителе (1,5-2):1 по объему. рН раствора измер ют с помощью универсального иономера ЭВ-74 или аналогичного рН-мет- ра. Титрование осуществл ют до получени 

двух скачков на кривой титровани , затем добавл ют в  чейку 60-75 см3 диметилформамида и продолжают титрование до получени  третьего скачка. При этом соблюдаетс  соотношение сорастворителей: ацетон : вода : диметилформамид, равное 1:(1-1,5):(4-5).

Количественное содержание компонентов в испытуемом растворе (X, г/дм3) рассчитывают по формулам:

XN33P04 0/3 - V2). С MrNa3P04/V I Х№2С03 (2V2 - V1 - V3) С MrNa2C03/V I

XXNaOH 2(V2 - Vl) С MrNaOH/V,1 X№2B407XX (2V2 - Vl) С Mr№2B407/V .

x - при титровании смеси фосфата, карбоната и гидроксида натри ;

уу

- при титровании смеси фосфата, карбоната натри  и буры;

Vi,V2, Vs- объемы раствора пикриновой кислоты, соответствующие первому, второму и третьему скачкам на кривой титровани , см ,

С - концентраци  титранта - пикрино- вой кислоты, моль/дм ;

V - объем испытуемого раствора, вз тый дл  анализа (5 см..

Изобретение иллюстрируетс  следую- щими примерами определени  компонентов электролитов ванн химического обезжиривани  перед гальваническими по- ; кры ти ми по предлагаемому способу и по известному способу. Содержание компонентов в растворе отвечало ГОСТ 9.305-84

Покрыти  металлические и неметаллический органические.

Пример 1. Титрование смеси гидро- ксида натри , карбоната натри  и тринатрийфосфата известного состава.

В стакан вместимостью 150см отбирают 5 см3 испытуемого раствора известного состава, добавл ют 15 см3 дистиллированной воды и 15 см3 ацетона. Стакан помещают на магнитную мешалку, погружают в раствор стекл нный и хлоридсеребр ный электроды, подсоединенные к универсальному иономеру ЭВ-74. Титрование осущест- вл  ют0,15 моль/дм3 раствором пикриновой кислоты в водно-ацетоновом растворителе

отношением воды и ацетона 1:2 по объ . Титрант добавл ют из бюретки порцис с ем

 м

по 0,5 см

Эзв

области скачков nof ци ми по 0,2 см (дл  более точного ус- тан овлени  конечных точек титровани ).

По

по

ле получени  второго скачка, когда рН

раствора достигает 3,5, в стакан добавл ют 70 ( м3диметилформамида(рН раствора при этой возрастает до 5,7) и продолжают титрование пикриновой кислотой до заверше- ни третьего скачка на кривой титровани . Кон ечные точки на кривой титровани  определ ют графическим методом, провод  ка- сатзльные к трем участкам: до скачка, в пределах скачка и после скачка. Середины средних участков определ ют конечные точки титровани . Соотношение ацетона, воды и диметилформамида составл ет 1:1,2:4,5

бьему.

Результаты определени  компонентов данной смеси по предлагаемому способу и изв гстному способу приведены в таблице. Пример 2. Титрование пробы произ- :твенного электролита ванны хймичевод ско

о обезжиривани .

Дл  исследовани  отбирают 5 см про- изв эдственного электролита, содержащего гид эоксид натри , карбонат натри  и три- нат мйфосфат. Титрование осуществл ют, как /казано в примере 1. Соотношение ацетон ), воды и диметилформамида то же, что в пэимере 1. Параллельно осуществл ют титрование по известному способу.

Результаты определени  приведены в таблице.

По данным таблицы видно, что при титровании искусственной смеси по предлагаемому способу найденное содержание компонентов близко к вз тому. По известному способу найденное содержание ком- пон ентов отличаетс  от вз того: дл 

гид{

оксида натри  и тринатрийфосфата завыи , ено, дл  карбоната натри  - занижено.

При эта

титровании производственной смеси эазница возрастает.

Пример 3. Титрование смеси гидро- ксида натри , карбоната натри  и тринатрийфосфата при избыточном содержании ацетона.

Дл  исследовани  отбирают 5 см3 испытуемого раствора с составом компонентов, как в примере 1. Добавл ют 10 см3 воды и приливают с помощью цилиндра ацетон. При добавлении 17 см3 ацетона начинает

0 интенсивно выпадать осадок солей. Соотношение ацетона и воды составл ет 1:0,9. Ввиду выпадени  осадка титрование неприменимо.

Таким образом, при избыточном содер5 жании ацетона титрование становитс  невозможным .

Пример 4. Титрование смеси гидро- ксида натри , карбоната натри  и тринатрийфосфата при недостаточном

0 содержании ацетона и диметилформамида. Дл  исследовани  отбирают 5 см3 испытуемого раствора известного состава, добавл ют 20 см3 дистиллированной воды и 15 см3 ацетона. Провод т титрование, какука5 зано в примере 1, добавл   после второго скачка 50 см диметилформамида. Растворитель отвечает отношению ацетона, воды и диметилформамида 1:1,7:3.3.

На кривой титровани  наблюдаетс 

0 уменьшение первого и особенно третьего скачков. В пределах добавленного титранта ±1 % от точки эквивалентности первый скачок уменьшаетс  от 0,55 до 0,45 ед. рН, а третий - от 0,2 до 0,1 ед. рН. Треть  конеч5 на  точка при этом устанавливаетс  ненадежно , что приводит к.значительному ухудшению результатов. Уменьшение третьего скачка св зано со снижением относительного содержани  диметилформамида

0 по сравнению с водой, что сокращает прот женность шкалы кислотности растворител  и усиливает обратимость реакции взаимодействи  пикриновой кислоты с ди- гидрофосфатом натри . Результаты опреде5 лений приведены в таблице. Так как в примерах 3 и 4 соотношение растворителей не отвечало предложенному способу, сопоставление с результатами известного способа не проводилось.

Пример 5. Титрование смеси карбоната натри , тринатрийфосфата и буры известного состава.

Дл  исследовани  отбирают 5 см3 испы5 туемого раствора, отвечающего электролиту ванн подготовки алюмини  и его сплавов под гальванические покрыти , добавл ют 20 см3 дистиллированной воды, 15 см3 ацетона и осуществл ют титрование, как в примере 1, добавл   после второго скачка 75 см диметилформамида. Соотношение ацетона , воды и диметилформамида составл ет 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 случа х осуществл лось титрование дес ти параллельных проб. Доверительный интервал и случайна  составл юща  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 отличаютс  лучшей воспроизводимостью по сравнению с результатами , полученными по известному способу.

Фор м у ла изобретени  Способ количественного определени  фосфатов, карбонатов и гидроксида натри  путем кислотно-основного титровани , о т- личающийс  тем, что, с целью повышени  правильности и воспроизводимости результатов , определени х этих компонентов и буры при их совместном присутствии, кислотно-основное титрование провод т с

Результаты определени  компонентов ванн обезжиривани , , ,95

Достоинством предложенного способа  вл етс  то, что индикаторное визуальное титрование замен етс  потенциометриче- ским. При титровании многокомпонентной смеси, когда скачки на кривых титровани  недостаточно большие, исключаютс  как систематические (химические), так и случайные погрешности, св занные с применением индикаторов, что приводит к получению более правильных и воспроизводимых результатов. В предложенном способе все характеристики, необходимые дл  расчета содержани  всех компонентов, получают в результате одного титровани . Это сокращает число операций при выполнении анализа.

потенциометрической индикацией конечных точек путем титровани  ацетон-водным раствором пикриновой кислоты до первых двух скачков на кривой титровани  в ацетон-водной среде, а дл  получени  третьего скачка в раствор ввод т диметилформамид в количестве, обеспечивающем объемное соотношение ацетона, воды и диметилформамида 1:1-1,5:4-5.

Продолжение таблицы