RU2562546C2 - Способ получения экспериментальных данных для определения гидрокарбонат-ионов методами кондуктометрического и кислотно-основного титрования - Google Patents
Способ получения экспериментальных данных для определения гидрокарбонат-ионов методами кондуктометрического и кислотно-основного титрования Download PDFInfo
- Publication number
- RU2562546C2 RU2562546C2 RU2013136626/15A RU2013136626A RU2562546C2 RU 2562546 C2 RU2562546 C2 RU 2562546C2 RU 2013136626/15 A RU2013136626/15 A RU 2013136626/15A RU 2013136626 A RU2013136626 A RU 2013136626A RU 2562546 C2 RU2562546 C2 RU 2562546C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- solution
- titrant
- titration
- acid
- conductometric
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Non-Biological Materials By The Use Of Chemical Means (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области аналитической химии, в частности к анализу минеральных вод на предмет определения гидрокарбонат-ионов объекта исследования. Способ включает титрование пробы минеральной воды кислотным титрантом и измерение сопротивления в растворе кондуктометрической ячейки при добавлении каждой порции титранта, всего до 20 замеров, отличается тем, что в качестве титранта при определении гидрокарбонат-ионов в минеральной воде используют раствор хлористоводородной кислоты (HCl), для этого 10 мл минеральной воды вносят в электрохимическую ячейку с двумя платиновыми электродами со строго зафиксированным между ними расстоянием, затем в электрохимическую ячейку добавляют одну каплю 0,1% индикатора метилового оранжевого, бюретку для титрования заполняют раствором хлористоводородной кислоты (HCl), в электрохимическую ячейку опускают магнитик и включают магнитную мешалку для перемешивания раствора в ячейке, электроды с помощью электрических проводов крокодилами подключают к настольному портативному цифровому LCR-метр ELC-131D прибору и включают его, при титровании получают экспериментальные данные одновременно двумя методами - методом кислотно-основного титрования, основанным на нейтрализации гидрокарбонат-ионов соляной кислотой в присутствии индикатора метилового оранжевого, и кондуктометрическим титрованием, после прибавления каждой порции титранта фиксируют по прибору значение сопротивления (R) анализируемого раствора, что соответствует кондуктометрическому титрованию, а после изменения цвета раствора в присутствии индикатора, а именно перехода розового цвета раствора в желтый, измеряют общий объем титранта (VТЭ) по бюретке (метод кислотно-основного титрования), далее аналогично описанному выше подвергают анализу еще 3 пробы воды каждая объемом 10 мл, причем при определении содержания гидрокарбонат-ионов в питьевых минеральных водах предварительно устанавливают точную концентрацию титранта HCl по буре (натрий тетраборнокислый - Na2B4O7·10Н2О). Достигается ускорение и упрощение анализа. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 8 табл., 5 пр.
Description
Предложенное изобретение относится к области аналитической химии, в частности к анализу минеральных вод на предмет определения гидрокарбонатной щелочности объекта исследования.
В аналитической химии известны способы определения гидрокарбонат-ионов титриметрическим методом (ГОСТ) [1] с помощью индикаторов или рН-потенциометрическим (ГОСТ) [1]. Титриметрический метод основан на нейтрализации гидрокарбонат-ионов соляной кислотой в присутствии индикатора метилового оранжевого.
Недостатком этого метода является расход больших объемов исследуемых образцов для проведения анализа.
рН-потенциометрический метод [1] основан на установлении конечной точки титрования по наибольшему изменению величины рН, фиксируемому с помощью стеклянного электрода.
Недостатком этого метода является то, что титрование со стеклянным H-селективным электродом занимает немало времени, так как приходится дожидаться установления стабильного значения потенциала после каждой порции титранта. Метод также требует для проведения анализа достаточно больших объемов исследуемых образцов и продолжительного эксперимента [2].
Наиболее близким техническим решением по способу определения гидрокарбонат-ионов, выбранным в качестве прототипа, является способ проточно-инжекционного кондуктометрического определения гидрокарбонатов в бутилированных питьевых водах различного солевого состава [3]. В выбранном прототипе для определения гидрокарбонат-ионов в минеральных водах предложен обращенный вариант ПИА с использованием в качестве несущего потока анализируемой минеральной воды и инжекции в поток одинаковых аликвот стандартных растворов кислоты различных концентраций. Способ реализуют с помощью установки ПИА блочного типа. Используемая аппаратура включает двухканальный перистальтический микронасос (LBK 2132, Швеция) с низким уровнем пульсации потока жидкости, проточную кондуктометрическую ячейку в тефлоновом корпусе с вольфрамовыми электродами, кондуктометр (модель 5721, Польша), самописец КСП-4 и компенсационное устройство для согласования выходного сигнала кондуктометра со шкалой самописца. Оптимальная скорость потока анализируемой минеральной воды составляет 8 мл/мин. Для проведения единичного определения аналита используют от 50 до 80 мл минеральной воды. Объем дозируемой порции титранта - раствора HCl заданной концентрации, сохраняют неизменным. Реакция между гидрокарбонат-ионами и титрантом проходит в реакционной спирали из силиконовой резины длиной 10 см и внутренним диаметром 3 мм. Изменение удельной электропроводности раствора в кондуктометрической ячейке после инжектирования каждой порции титранта фиксируют на диаграммной ленте самописца в виде симметричного узкого пика. Высота Н последнего возрастает с увеличением степени оттитрованности гидрокарбонатов. Для построения кондуктометрического графика используют билогарифмические координаты «lgH-pC(HCl)», поскольку величины Н (мм) и С(HCl) (моль/л) в ходе эксперимента изменяются на несколько порядков. Точка пересечения двух прямолинейных ветвей кондуктограммы отвечает искомой молярной концентрации (в ед. рС) гидрокарбонат-ионов.
Однако известный способ имеет следующие недостатки. Для анализа в прототипе используется достаточно дорогостоящая установка, требующая опытных операторов. Она включает емкость для анализируемой воды (или раствора сравнения), перистальтический микронасос, устройство для ввода порций титранта, реакционную трубу, кондуктометрическую ячейку, слив, кондуктометр, компенсирующее устройство, самописец. Используются достаточно большие количества исследуемых образцов (от 50 до 80 мл на анализ одной пробы воды), что влияет на расход реактивов. Титрование проводят в реакционной трубе, а не непосредственно в кондуктометрической ячейке, которая служит только для измерения изменения сопротивления после инжектирования каждой порции титранта в пробу в реакционной трубе. Это увеличивает время анализа, так как анализируемый раствор находится определенное время в реакционной трубе, а затем в кондуктометрической ячейке (на 10 экспериментальных замеров в одной пробе воды расходуют около одного часа). Так как для получения достоверных данных требуется провести как минимум анализ из трех проб минеральной воды с последующей статистической обработкой полученных данных, то время анализа значительно увеличивается. Титрант HCl для инжекции готовят разной концентрации от 1·10-6 до 1·10-2 моль/л из исходного раствора с концентрацией 0,1 моль/л HCl. Необходимо учитывать, что предварительно концентрацию исходного раствора титранта 0,1 моль/л HCl тоже нужно установить, например, с использованием тетрабората натрия. Использование дополнительных параметров в анализе, как расчет, разбавление и приготовление растворов разных концентраций с использованием дополнительной химической посуды, также не отменяет появления дополнительных ошибок и увеличения времени общего анализа. Для подтверждения правильности определения гидрокарбонат-ионов методом ПИА используют рН-потенциометрический метод (ГОСТ). Для этого метода также нужна своя установка, свои реактивы и растворы, приготовленные из них, пробы минеральной воды, что дополнительно приводит к удорожанию общего анализа и увеличению времени его проведения. Контроль качества измерений, полученных методом ПИА и рН-потенциометрическим титрованием (рН-метрия), и установление их метрологических характеристик проводят в прототипе «ручным» способом. Однако такой способ расчета достаточно трудоемок и длителен.
Изобретение направлено на повышение экспрессности, уменьшение трудоемкости и повышение экономичности способа.
Это достигается тем, что в способе получения экспериментальных данных для определения содержания гидрокарбонат-ионов методами кондуктометрического и кислотно-основного титрования, включающем титрование пробы минеральной воды кислотным титрантом и измерение сопротивления в растворе кондуктометрической ячейки при добавлении каждой порции титранта (до 20 замеров), согласно изобретению в качестве титранта при определении гидрокарбонат-ионов в минеральной воде используют раствор хлористоводородной кислоты (HCl), для этого 10 мл минеральной воды вносят в электрохимическую ячейку с двумя платиновыми электродами со строго зафиксированным между ними расстоянием, затем в электрохимическую ячейку добавляют одну каплю 0,1% индикатора метилового оранжевого, бюретку для титрования заполняют раствором хлористоводородной кислоты (HCl), в электрохимическую ячейку опускают магнитик и включают магнитную мешалку для перемешивания раствора в ячейке, электроды с помощью электрических проводов крокодилами подключают к настольному портативному цифровому LCR-метр ELC-131D прибору и включают его, при титровании получают экспериментальные данные одновременно двумя методами - методом кислотно-основного титрования (нейтрализация) и кондуктометрическим титрованием, после прибавления каждой порции титранта фиксируют по прибору значение сопротивления (R) анализируемого раствора (кондуктометрическое титрование), а после изменения цвета раствора в присутствии индикатора (розовый цвет раствора переходит в желтый) измеряют общий объем титранта (VТЭ) по бюретке (метод кислотно-основного титрования), далее аналогично описанному выше подвергают анализу еще 3 пробы воды каждая объемом 10 мл (всего 4 пробы каждая объемом 10 мл), причем при определении содержания гидрокарбонат-ионов в питьевых минеральных водах предварительно устанавливают точную концентрацию титранта HCl по буре (натрий тетраборнокислый - Na2B4O7·10Н2О).
Таким образом, реализовано назначение предлагаемого способа: получены экспериментальные данные (R; VТЭ) для определения содержания гидрокарбонат-ионов в минеральных водах.
В развитии предлагаемого способа достигается дополнительно повышение экспрессности, уменьшение трудоемкости и повышение экономичности последующего определения содержания гидрокарбонат-ионов тем, что по экспериментальным данным, полученным одновременно обоими указанными методами, рассчитывают с проведением статистической обработки содержание гидрокарбонат-ионов в анализируемой минеральной воде одновременно по известным математическим соотношениям метода кислотно-основного титрования (ГОСТ), связывающим содержание гидрокарбонат-ионов с измеренным после изменения цвета раствора общим объемом титранта, и по известным математическим соотношениям метода кондуктометрического титрования, связывающим содержание гидрокарбонат-ионов с совокупностью измеренных значений сопротивления анализируемого раствора и соответствующих им объемов титранта.
Указанный расчет содержания гидрокарбонат-ионов в анализируемой минеральной воде по экспериментальным данным объема титранта в точке эквивалентности, полученным одновременно обоими методами, предпочтительно ведут с помощью технических средств вычисления, например с помощью компьютера и компьютерной программы. Компьютерная программа как таковая не является предметом настоящего изобретения. Указанный расчет характеризуется тем, что использует, в частности, нижеприведенные известные соотношения 1-8 (см., например: А.П. Крешков. Основы аналитической химии. Издание второе переработанное. Т. 3. - М.: Изд-во «Химия». 1977. С. 125, с. 280) для расчета объема титранта в точке эквивалентности по измеренным значениям сопротивления (R), которые преобразуются в значения электропроводности (W) раствора, аналогично значениям оптической плотности D для спектрофотометрического титрования.
Электропроводность раствора W представляет собой величину, обратную сопротивлению R раствора
В моменты, достаточно удаленные от точки эквивалентности, реакция проходит количественно. Проводя через соответствующие им точки прямые, можно найти точку эквивалентности графически. Если реакция проходит количественно, кривая титрования имеет вид двух прямых, пересекающихся в точке эквивалентности. Объем VТЭ титранта, пошедшего на титрование до точки эквивалентности (ТЭ), можно рассчитать, решив систему уравнений этих двух прямых относительно общей точки пересечения, которая отвечает точке эквивалентности:
где (2) - уравнение прямой до точки эквивалентности, а (3) - после нее.
Коэффициенты а1, b1, а2, b2 вычисляются по формулам, полученным по методу наименьших квадратов:
В точке эквивалентности
Объем титранта, израсходованного до точки эквивалентности (эквивалентный объем), составляет:
Этот метод расчета эквивалентного объема титранта применим для всех случаев линейных титрований, например кондуктометрического, амперометрического и др. Специалисту понятно, что графические построения могут быть выполнены виртуально, с помощью известных программных методов обработки экспериментальных данных.
Из найденного значения объема титранта получают точную нормальность титранта HCl для каждого метода, используя формулу:
где НТ - точная нормальность титранта (HCl); VТЭ - объем титранта, соответствующий конечной точке титрования в кондуктометрическом методе или ТЭ в кислотно-основном титровании, мл; Н2 - нормальность буры; V2 - объем аликвоты буры в ячейке, мл.
Из найденного значения НТ точной нормальности титранта получают массовую концентрацию X гидрокарбонат-ионов, мг/л, по соотношению:
где 61 - грамм-эквивалент гидрокарбонат-ионов,
VB - объем воды, взятый на анализ, мл (см. указанное соотношение 10 в ГОСТ 23268.3-78, стр. 3).
Технический результат обусловлен тем, что при кондуктометрическом и кислотно-основном титровании в растворе протекает одна и та же кислотно-основная реакция взаимодействия гидрокарбонат-ионов с титрантом HCl, при этом титрование гидрокарбонат-ионов НСО3 - (среда щелочная, рН 8,34) идет до H2CO3 (среда кислая, рН раствора равен 4,25). Введение в такой раствор кислотно-основного индикатора метилового оранжевого, меняющего свою окраску при переходе из щелочной среды в кислую (розовая→желтая) и позволяющего тем самым фиксировать точку эквивалентности (ТЭ), а также замерять соответствующий ей (VТЭ) - объем титранта (кислотно-основное титрование), создает условия для одновременного получения экспериментальных данных в одной анализируемой пробе как кондуктометрическим методом анализа, так и методом кислотно-основного титрования. Изменение окраски анализируемого раствора не сказывается на получении экспериментальных данных методом кондуктометрического титрования, так как этот метод можно использовать для проведения анализа в мутных и цветных растворах. Получение экспериментальных данных одновременно двумя методами в присутствии индикатора в пробе минеральной воды обеспечивает достижение основной части технического результата - повышение экспрессности, уменьшение трудоемкости, упрощение и удешевление анализа.
В развитии предложенного способа одновременный расчет содержания гидрокарбонат-ионов по полученным экспериментальным данным обоими методами с помощью известных средств вычисления (например, компьютер с программой обработки данных, математические таблицы, таблицы химических величин и т.д.) обеспечивает дополнительное повышение экспрессности, уменьшение трудоемкости, упрощение и удешевление анализа.
Исследования, проведенные по источникам патентной и научно-технической информации, показали, что заявляемый способ получения экспериментальных данных и определения гидрокарбонат-ионов методами кондуктометрического и кислотно-основного титрования неизвестен в заявляемой совокупности признаков.
На фиг. 1 изображена установка, реализующая предлагаемый способ.
Она включает настольный портативный цифровой LCR-метр ELC-131D (прибор) (1); электрохимическую (кондуктометрическую) ячейку (2) с двумя платиновыми электродами со строго зафиксированным между ними расстоянием (3); магнитную мешалку (4); магнитик (5); бюретку для титрования (6); электрические провода (7) и компьютер (8) (фиг. 1).
Способ осуществляется следующим образом.
Для определения гидрокарбонат-ионов в минеральных водах заполняют бюретку (6) титрантом HCl с точно установленной предварительно концентрацией по буре. В ячейку (2) вносят 5-10 мл выбранной для анализа минеральной воды и 1 каплю 0,1%-ного раствора индикатора метилового оранжевого. На дно ячейки опускают магнитик (5). Включают прибор (1) и нажимают клавишу «L/C/R» 2 раза для выбора режима измерения сопротивления, при этом на дисплее прибора (1) высветится обозначение сопротивления R. Соединяют проводами (7) прибор (1) с ячейкой (2). Для этого одни концы проводов с помощью «крокодилов» присоединяют к электродам ячейки, а другие концы - с помощью штекеров вставляют в измерительные гнезда на передней панели прибора (1). Включают мешалку (4) и перемешивают раствор. Нажимают клавишу - «1 kHz/120 Hz» - для выбора рабочей частоты 1 кГц или 120 Гц и на дисплее прибора (1) появится измеренное значение сопротивления R для исходного анализируемого раствора (минеральная вода).
Полученное значение сопротивления R записывают в таблицу и приступают к титрованию. Для этого к анализируемой пробе добавляют из бюретки (6) порциями титрант (от 0,05 до 0,2 мл) в зависимости от концентрации гидрокарбонат-ионов, указанной в сертификате качества торговой продукции, и определяют после каждой добавленной порции сопротивление (R) раствора в ячейке (2). После добавления каждой порции титранта HCl раствор в ячейке перемешивают, замеряют сопротивление, и все полученные экспериментальные данные записывают в таблицу.
Титрование продолжают до тех пор, пока (в присутствии индикатора) раствор в ячейке не изменит свою окраску из розовой в желтую. В этот момент измеряют общий объем VТЭ по бюретке (6), соответствующий ТЭ при смене окраски индикатора (кислотно-основное титрование), и записывают его также в таблицу. После смены окраски раствора в ячейке (2) делают еще 5-7 замеров сопротивления при титровании, записывая их каждый раз таблицу. Таким образом, результаты всех измерений - сопротивления (R) и соответствующие им объемы (V) титранта и объем по бюретке при смене окраски раствора в ячейке VТЭ - записывают таблицу. Окончив измерения, отключают прибор (1) от ячейки (2), нажав клавишу «power» на приборе (1). Отключают провода (7) от электродов ячейки (2). Содержимое ячейки (2) выливают, а затем ополаскивают ее дистиллированной водой (не потеряв магнитик (5) из ячейки (2)). Затем экспериментальные данные, полученные одновременно с помощью двух методов, обрабатывают в соответствии с соотношениями (1-10), предпочтительно с помощью ПК (8) или других вычислительных средств, и таким образом определяют содержание гидрокарбонат-ионов в минеральной воде одновременно двумя методами - кислотно-основным (ГОСТ) и кондуктометрическим титрованием. Далее проводят статистическую обработку, подвергнув анализу предварительно 3-4 пробы взятой минеральной воды.
Способ иллюстрируется следующими примерами:
- установление точной концентрации титранта HCl с помощью натрия тетраборнокислого (буры);
- анализ лечебно-столовой природной минеральной воды «Рычал-Су» средней минерализации (4,0-5,0 г/л);
- анализ лечебно-столовой природной минеральной воды «Нарзан» маломинерализованной (до 3,0-4 г/л);
- анализ лечебно-столовой природной минеральной воды «Обуховская» слабоминерализованной (до 2,0-2,6 г/л);
- анализ лечебно-столовой природной минеральной воды «Архыз» с низкой минерализацией (0,22 г/л).
Пример 1
Установление точной концентрации титранта HCl с помощью натрия тетраборнокислого (буры).
Для этого 10 мл 0,1М (молярная концентрация эквивалента) раствора буры вносят в электрохимическую ячейку (2) с двумя платиновыми электродами со строго зафиксированным между ними расстоянием (3). Затем в электрохимическую ячейку (2) добавляют одну каплю 0,1% индикатора метилового оранжевого. Бюретку для титрования (6) заполняют раствором с приблизительно 0,1М раствором хлористоводородной кислоты. В электрохимическую (кондуктометрическую) ячейку (2) опускают магнитик (5) и включают магнитную мешалку (4) для перемешивания раствора в электрохимической ячейке (2). Электроды (3) с помощью электрических проводов (7) крокодилами подключают к настольному портативному цифровому прибору - LCR-метр ELC-131D (1) и включают прибор (1). При титровании получают экспериментальные данные одновременно двумя методами - методом кислотно-основного титрования (нейтрализация) и кондуктометрическим титрованием. После прибавления каждой порции титранта фиксируют по прибору значение сопротивления (R) анализируемого раствора (кондуктометрическое титрование), а после изменения цвета раствора в ячейке в присутствии индикатора (розовый цвет раствора переходит в желтый) измеряют объем титранта (VТЭ) по бюретке (метод кислотно-основного титрования). После смены окраски раствора в ячейке (2) делают еще 5-7 замеров сопротивления при титровании, записывая их каждый раз таблицу. По экспериментальным данным, полученным одновременно обоими методами, рассчитывают непосредственно или, предпочтительно, с помощью известных средств вычислений (например, ПК, калькулятор, математические таблицы и т.п.) точную концентрацию титранта HCl для каждого метода, используя формулу:
где НТ - точная нормальность титранта (HCl); VТЭ - объем титранта, соответствующий конечной точке титрования в кондуктометрическом методе или ТЭ в кислотно-основном титровании, мл; Н2 - нормальность буры; V2 - объем аликвоты буры в ячейке, мл.
Концентрацию исходного ~0,1 моль/л раствора HCl уточняют еженедельно. Далее этот раствор HCl с установленной точной концентрацией по буре используется в анализе минеральных вод разной степени минерализации в качестве титранта.
Пример 2
В качестве объекта исследования выбрана лечебно-столовая природная минеральная вода «Рычал-Су» со средней минерализацией (4,0-5,0 г/л) со следующим составом:
Работу выполняют на установке (фиг.1). В качестве титранта при определении гидрокарбонат-ионов в минеральной воде «Рычал-Су» используют раствор хлористоводородной кислоты (HCl), точную концентрация которого устанавливают по буре (пример 1). Для этого 10 мл минеральной воды «Рычал-Су» вносят в электрохимическую ячейку (2) с двумя платиновыми электродами со строго зафиксированным между ними расстоянием (3). Затем в электрохимическую ячейку (2) добавляют одну каплю 0,1% индикатора метилового оранжевого. Бюретку для титрования (6) заполняют раствором хлористоводородной кислоты. В электрохимическую ячейку (2) опускают магнитик (5) и включают магнитную мешалку (4) для перемешивания раствора в электрохимической ячейке (2). Электроды (3) с помощью электрических проводов (7) крокодилами подключают к настольному портативному цифровому LCR-метр ELC-131D (1) и включают прибор (1). При титровании получают экспериментальные данные одновременно двумя методами - методом кислотно-основного титрования (нейтрализация) и кондуктометрическим титрованием. После прибавления каждой порции титранта фиксируют по прибору (1) значение сопротивления (R) анализируемого раствора (кондуктометрическое титрование), а после изменения цвета раствора в присутствии индикатора (розовый цвет раствора переходит в желтый) измеряют общий объем титранта (VТЭ) по бюретке (6) (метод кислотно-основного титрования). После смены окраски раствора в ячейке (2) делают еще 5-7 замеров сопротивления при титровании, записывая их каждый раз таблицу. По экспериментальным данным, полученным одновременно обоими методами, рассчитывают непосредственно или, предпочтительно, с помощью известных средств вычислений (например, ПК, калькулятор, математические таблицы и т.п.) содержание гидрокарбонат-ионов в анализируемой воде «Рычал-Су» одновременно кислотно-основным методом (ГОСТ) и кондуктометрическим титрованием в соответствии с известными из уровня техники соотношениями (1-10). Далее аналогично описанному выше подвергают анализу еще 3 пробы воды «Рычал-Су» каждая объемом 10 мл (всего 4 пробы каждая объемом 10 мл). После получения экспериментальных данных их вводят в ПК, обрабатывают с помощью этой же специальной программы и далее проводят их статистическую обработку.
В табл. 2 представлены данные определения содержания гидрокарбонат-ионов в минеральной воде «Рычал-Су», полученные предложенным способом и обработанные на ПК с помощью специальной программы, действующей в соответствии с соотношениями (1-10).
Расчет показывает, что содержание гидрокарбонат-ионов в минеральной воде «Рычал-Су» в обоих методах не превышают значений, заявленных в сертификате, а погрешность определения находится в пределах 6,9-8,2%. Статистическая обработка данных обоих методов показывает одинаковую воспроизводимость методов, незначимость систематической погрешности и возможность объединения обоих выборок двух методов в одну общую совокупность, причем относительная погрешность измерения в этом случае составляет 8,7%.
Пример 3
В качестве объекта исследования выбрана лечебно-столовая природная маломинерализованная (до 3,0-4,0 г/л) минеральная вода «Нарзан» со следующим составом:
Подготовку, измерения и расчет проводили, как в примере 2, только для анализа брали 3 пробы воды «Нарзан» каждая объемом 10 мл.
Расчет показывает, что содержание гидрокарбонат-ионов в минеральной воде «Нарзан» в обоих методах не превышает значений, заявленных в сертификате, а погрешность определения находится в пределах 4,4-6,5%. Статистическая обработка данных обоих методов показала одинаковую воспроизводимость методов, незначимость систематической погрешности и возможность объединения обоих выборок двух методов в одну общую совокупность, причем относительная погрешность измерения в этом случае составила 7,9%.
Пример 4
В качестве объекта исследования выбрана лечебно-столовая природная слабоминерализованная (до 2,0-2,6 г/л) минеральная вода «Обуховская 1» со следующим составом:
Подготовку, измерения и расчет проводили, как в примере 2, только для анализа брали 4 пробы воды Обуховская 1» каждая объемом 10 мл.
Расчет показывает, что содержание гидрокарбонат-ионов в минеральной воде «Обуховская 1» в обоих методах не превышает значений, заявленных в сертификате, а погрешность определения находится в пределах 8,45-10%. Статистическая обработка данных обоих методов показала одинаковую воспроизводимость методов, незначимость систематической погрешности и возможность объединения обоих выборок двух методов в одну общую совокупность, причем относительная погрешность измерения в этом случае составила 9,87%.
Пример 5
В качестве объекта исследования выбрана лечебно-столовая природная минеральная вода «Архыз» с низкой минерализацией (0,22 г/л) со следующим составом:
Подготовку, измерения и расчет проводили, как в примере 2, только для анализа брали 3 пробы минеральной воды «Архыз» объемом 5 мл, 8 мл и 10 мл.
Расчет показывает, что содержание гидрокарбонат-ионов в минеральной воде «Архыз» в обоих методах не превышает значений, заявленных в сертификате, а погрешность определения находится в пределах 9%. Проверка правильности заявленного способа проводилась путем сопоставления полученных данных метода нейтрализации (кислотно-основное титрование) и кондуктометрического титрования. Сравнение результатов показывает одинаковую воспроизводимость методов, незначимость систематической погрешности и возможность объединения обоих выборок двух методов в одну общую совокупность, т.е. полученные данные обоих методов принадлежат к одной генеральной совокупности, причем относительная погрешность измерения составляет 7,6%.
В качестве компьютерной программы может быть использована любая известная программа математической обработки данных химического эксперимента, настроенная на работу в соответствии с известными соотношениями (1-10). Авторы изобретения также использовали оригинальную программу собственной разработки, действующую в соответствии с известными соотношениями (1-10).
Использование предлагаемого способа получения экспериментальных данных для определения содержания гидрокарбонат-ионов в минеральных водах с последующим определением их содержания с помощью специальной программы на ПК позволяет значительно экономить время, затрачиваемое на общий анализ, в отличие от прототипа, где используемые кондуктометрический анализ и метод сравнения (потенциометрия) проводятся раздельно; уменьшить количество пробы воды на один анализ с 80 мл (прототип) до 5-10 мл; вместо опытных операторов (прототип) использовать в работе на предлагаемой простой установке, например, менее квалифицированных сотрудников (лаборантов и студентов). В развитии предлагаемого способа в отличие от прототипа процесс построения графиков в кондуктометрическом титровании с последующим определением конечной точки титрования (КТТ) и определения соответствующего ей объема титранта, а также определения содержания гидрокарбонат-ионов в минеральных водах одновременно обоими методами может быть полностью автоматизирован. В отличие от прототипа, где использован «ручной», очень трудоемкий способ обработки результатов анализа с применением математической статистики, в предлагаемом способе обработка результатов анализа с применением математической статистики осуществляется с помощью той же специальной программы на ПК. В отличие от прототипа программа на ПК позволяет проводить не только одновременную автоматизированную обработку результатов эксперимента каждого метода с учетом погрешности результата, но и проводить оценку достоверности результата по двум выборкам с использованием объединенной совокупности, что отсутствует в прототипе. Проведение всех расчетов с помощью специальной программы на ПК позволяет повысить эффективность работы пользователя, увеличить скорость расчета и обработки информации, сократить время ручного труда, минимизировать ошибки при проведении расчетов, обусловленные недостаточной квалификацией сотрудников. Таким образом, предлагаемый способ получения экспериментальных данных для определения содержания гидрокарбонат-ионов по сравнению с прототипом позволяет получать экспериментальные данные одновременно двумя методами (кондуктометрическим и кислотно-основным титрованием (ГОСТ).
Источники информации
1. ГОСТ 23268.3-78 Воды минеральные питьевые лечебные, лечебно-столовые и природные столовые. Методы определения гидрокарбонат-ионов (с Изменением №1).
2. Государственный контроль качества минеральной воды и напитков. Справочник ТК по стандартизации. - М.: ИПК Изд-во стандартов, 2003. 840 с.
3. Елипашева Е.В., Куликов П.Н., Сергеева В.П., Сергеев Г.М. Проточно-инжекционный анализ питьевых вод. Кондуктометрическое определение минерализации и гидрокарбонатов. Ж. «Аналитика и контроль». Т. 15, №2, 2011 г., стр. 187-193. (Прототип).
4. А.П. Крешков. Основы аналитической химии. Издание второе переработанное. Т. 3. - М.: Изд-во «Химия». 1977. С. 37, с. 116, с. 125-126, с. 280.
Claims (2)
1. Способ получения экспериментальных данных для определения содержания гидрокарбонат-ионов в минеральных водах методами кондуктометрического и кислотно-основного титрования, включающий титрование пробы минеральной воды кислотным титрантом и измерение сопротивления в растворе кондуктометрической ячейки при добавлении каждой порции титранта, всего до 20 замеров, отличающийся тем, что в качестве титранта при определении гидрокарбонат-ионов в минеральной воде используют раствор хлористоводородной кислоты (HCl), для этого 10 мл минеральной воды вносят в электрохимическую ячейку с двумя платиновыми электродами со строго зафиксированным между ними расстоянием, затем в электрохимическую ячейку добавляют одну каплю 0,1% индикатора метилового оранжевого, бюретку для титрования заполняют раствором хлористоводородной кислоты (HCl), в электрохимическую ячейку опускают магнитик и включают магнитную мешалку для перемешивания раствора в ячейке, электроды с помощью электрических проводов крокодилами подключают к настольному портативному цифровому LCR-метр ELC-131D прибору и включают его, при титровании получают экспериментальные данные одновременно двумя методами - методом кислотно-основного титрования, основанным на нейтрализации гидрокарбонат-ионов соляной кислотой в присутствии индикатора метилового оранжевого, и кондуктометрическим титрованием, после прибавления каждой порции титранта фиксируют по прибору значение сопротивления (R) анализируемого раствора, что соответствует кондуктометрическому титрованию, а после изменения цвета раствора в присутствии индикатора, а именно перехода розового цвета раствора в желтый, измеряют общий объем титранта (VТЭ) по бюретке (метод кислотно-основного титрования), далее аналогично описанному выше подвергают анализу еще 3 пробы воды каждая объемом 10 мл, причем при определении содержания гидрокарбонат-ионов в питьевых минеральных водах предварительно устанавливают точную концентрацию титранта HCl по буре (натрий тетраборнокислый - Na2B4O7·10Н2О).
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно по экспериментальным данным, полученным одновременно обоими указанными методами, рассчитывают с проведением статистической обработки содержание гидрокарбонат-ионов в анализируемой минеральной воде одновременно по известным математическим соотношениям метода кислотно-основного титрования, связывающим содержание гидрокарбонат-ионов с измеренным после изменения цвета раствора общим объемом титранта, и по известным математическим соотношениям метода кондуктометрического титрования, связывающим содержание гидрокарбонат-ионов с совокупностью измеренных значений сопротивления анализируемого раствора и соответствующих им объемов титранта.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013136626/15A RU2562546C2 (ru) | 2013-08-05 | 2013-08-05 | Способ получения экспериментальных данных для определения гидрокарбонат-ионов методами кондуктометрического и кислотно-основного титрования |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013136626/15A RU2562546C2 (ru) | 2013-08-05 | 2013-08-05 | Способ получения экспериментальных данных для определения гидрокарбонат-ионов методами кондуктометрического и кислотно-основного титрования |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2013136626A RU2013136626A (ru) | 2015-02-10 |
| RU2562546C2 true RU2562546C2 (ru) | 2015-09-10 |
Family
ID=53281769
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013136626/15A RU2562546C2 (ru) | 2013-08-05 | 2013-08-05 | Способ получения экспериментальных данных для определения гидрокарбонат-ионов методами кондуктометрического и кислотно-основного титрования |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2562546C2 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2631618C1 (ru) * | 2016-05-31 | 2017-09-25 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уральский государственный экономический университет" (УрГЭУ) | Способ получения экспериментальных данных для определения гидрокарбонат-ионов в минеральных водах методами потенциометрического и кислотно-основного титрования |
| RU2689404C1 (ru) * | 2018-03-23 | 2019-05-28 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уральский государственный экономический университет" (УрГЭУ) | Способ получения экспериментальных данных для определения гидрокарбонат-ионов в минеральных водах методами кондуктометрического и потенциометрического титрования |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114018880B (zh) * | 2021-10-22 | 2024-02-27 | 杭州食疗晶元生物科技有限公司 | 基于内源活性中间体对纯净水和天然矿泉水的鉴别方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU964527A1 (ru) * | 1981-04-06 | 1982-10-07 | Восточный научно-исследовательский углехимический институт | Способ определени карбонатной и гидрокарбонатной двуокиси углерода |
| RU2248569C2 (ru) * | 2002-05-24 | 2005-03-20 | Захарченко Виктор Николаевич | Способ микротитрования |
-
2013
- 2013-08-05 RU RU2013136626/15A patent/RU2562546C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU964527A1 (ru) * | 1981-04-06 | 1982-10-07 | Восточный научно-исследовательский углехимический институт | Способ определени карбонатной и гидрокарбонатной двуокиси углерода |
| RU2248569C2 (ru) * | 2002-05-24 | 2005-03-20 | Захарченко Виктор Николаевич | Способ микротитрования |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| ЕЛИПАШЕВА Е.В. и др. Проточно-инжекционный анализ питьевых вод. Кондуктометрическое определение минерализации и гидрокарбонатов. Ж. Аналитика и контроль. Т. 15, N 2, 2011 г., с. 187-193. * |
| КРЕШКОВ А.П. Основы аналитической химии и физико-химические и . инструментальные методы анализа, М, Химия, 1970, с. 420. МУРАВЬЕВ А.Г. Руководство по определению показателей качества воды. полевыми методами. гл. 6.3.1 Карбонаты, гидрокарбонаты, карбонатная. жесткость и щелочность. Изд-е 3-е, - СПб: Крисмас+, 2004 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2631618C1 (ru) * | 2016-05-31 | 2017-09-25 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уральский государственный экономический университет" (УрГЭУ) | Способ получения экспериментальных данных для определения гидрокарбонат-ионов в минеральных водах методами потенциометрического и кислотно-основного титрования |
| RU2689404C1 (ru) * | 2018-03-23 | 2019-05-28 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уральский государственный экономический университет" (УрГЭУ) | Способ получения экспериментальных данных для определения гидрокарбонат-ионов в минеральных водах методами кондуктометрического и потенциометрического титрования |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2013136626A (ru) | 2015-02-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Asuero et al. | Comprehensive formulation of titration curves for complex acid-base systems and its analytical implications | |
| US10126246B2 (en) | Lab-on-a-chip for alkalinity analysis | |
| Hage et al. | Analytical chemistry and quantitative analysis | |
| CN103323412B (zh) | 一种高温合金中铁含量的硫氰酸盐分光光度测定法 | |
| RU2562546C2 (ru) | Способ получения экспериментальных данных для определения гидрокарбонат-ионов методами кондуктометрического и кислотно-основного титрования | |
| Wang et al. | Distance and color change based hydrogel sensor for visual quantitative determination of buffer concentrations | |
| CN103411956A (zh) | 表面增强拉曼光谱快速检测碘酸根的方法及其应用 | |
| CN106442515A (zh) | 一种简单低成本的银离子目视定量检测方法 | |
| CN101825579A (zh) | 一种聚丙烯酰胺溶液浓度的测定方法 | |
| Dafner | Segmented continuous‐flow analyses of nutrient in seawater: Intralaboratory comparison of Technicon AutoAnalyzer II and Bran+ Luebbe Continuous Flow AutoAnalyzer III | |
| RU2631618C1 (ru) | Способ получения экспериментальных данных для определения гидрокарбонат-ионов в минеральных водах методами потенциометрического и кислотно-основного титрования | |
| Horstkotte et al. | Sequential injection analysis for automation of the Winkler methodology, with real-time SIMPLEX optimization and shipboard application | |
| US20200264145A1 (en) | Colorimetric detection of aluminum in an aqueous sample | |
| CN102621135A (zh) | 锅炉用水微量氯离子的测试方法 | |
| Shangguan et al. | Automated spectrophotometric determination of carbonate ion concentration in seawater using a portable syringe pump based analyzer | |
| JP2873170B2 (ja) | 二種類の出発溶液の混合方法およびそれを実施する装置 | |
| CN104076080A (zh) | Sbs改性沥青中改性剂含量的测定方法 | |
| RU2689404C1 (ru) | Способ получения экспериментальных данных для определения гидрокарбонат-ионов в минеральных водах методами кондуктометрического и потенциометрического титрования | |
| CN206618713U (zh) | 一种水质氨氮在线监测装置 | |
| Martz et al. | Tracer monitored titrations: measurement of dissolved oxygen | |
| Fabry et al. | Chemical and Biological Microsensors: Applications in Fluid Media | |
| Zhang et al. | Monitoring acid-base, precipitation, complexation and redox titrations by a capacitively coupled contactless conductivity detector | |
| CN209745868U (zh) | 一种混酸溶液中银离子浓度在线测量装置 | |
| EP3472597B1 (en) | A method for measuring the concentration of a chemical species using a reagent baseline | |
| CN206020441U (zh) | 利用标准加入法进行测量的测量装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200806 |