RU2631618C1 - Method of experimental data receipt for determination of hydrocarbonate ions in mineral waters by potentiometric and acid-base titration methods - Google Patents
Method of experimental data receipt for determination of hydrocarbonate ions in mineral waters by potentiometric and acid-base titration methods Download PDFInfo
- Publication number
- RU2631618C1 RU2631618C1 RU2016121572A RU2016121572A RU2631618C1 RU 2631618 C1 RU2631618 C1 RU 2631618C1 RU 2016121572 A RU2016121572 A RU 2016121572A RU 2016121572 A RU2016121572 A RU 2016121572A RU 2631618 C1 RU2631618 C1 RU 2631618C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- solution
- titration
- titrant
- acid
- potentiometric
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
- G01N27/416—Systems
- G01N27/4161—Systems measuring the voltage and using a constant current supply, e.g. chronopotentiometry
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Non-Biological Materials By The Use Of Chemical Means (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области аналитической химии, в частности к анализу минеральных вод для определения гидрокарбонатной щелочности в объектах исследования.The invention relates to the field of analytical chemistry, in particular to the analysis of mineral waters for determination of hydrocarbon alkalinity in objects of research.
В аналитической химии известен проточно-инжекционный кондуктометрический способ определения гидрокарбонат-ионов в бутилированных питьевых водах различного солевого состава [1].In analytical chemistry, a flow-injection conductometric method is known for determining bicarbonate ions in bottled drinking water of various salt composition [1].
Недостатком этого метода является использование достаточно дорогостоящей установки, требующей опытных операторов. Метод также требует для проведения анализа достаточно больших объемов исследуемых образцов, что влияет на расход реактивов, и продолжительности эксперимента.The disadvantage of this method is the use of a rather expensive installation that requires experienced operators. The method also requires for the analysis of sufficiently large volumes of the studied samples, which affects the consumption of reagents, and the duration of the experiment.
Известен способ получения экспериментальных данных для определения гидрокарбонат-ионов методами кондуктометрического и кислотно-основного титрования [2].A known method of obtaining experimental data for the determination of bicarbonate ions by methods of conductometric and acid-base titration [2].
Однако известный способ имеет следующие недостатки. Использование одновременно кислотно-основного и кондуктометрического титрования для получения экспериментальных данных и определения содержания гидрокарбонат-ионов в питьевых минеральных водах не отменяет необходимости применения третьего (арбитражного) метода в случае возникающих разногласий, а это влияет на продолжительность эксперимента и требует дополнительного расхода как реактивов, так и исследуемых образцов.However, the known method has the following disadvantages. The use of acid-base and conductometric titration at the same time to obtain experimental data and determine the content of bicarbonate ions in drinking mineral waters does not eliminate the need to use the third (arbitration) method in case of disagreements, and this affects the duration of the experiment and requires additional consumption of both reagents and and test samples.
Известен способ получения экспериментальных данных для определения гидрокарбонат-ионов титриметрическим методом [3] с помощью индикаторов. Титриметрический метод (pH-метрия) основан на нейтрализации гидрокарбонат-ионов соляной кислотой в присутствии индикатора метилового оранжевого.A known method of obtaining experimental data for determining bicarbonate ions by the titrimetric method [3] using indicators. The titrimetric method (pH-metry) is based on the neutralization of bicarbonate ions with hydrochloric acid in the presence of a methyl orange indicator.
Недостатком этого метода является расход больших объемов исследуемых образцов для проведения анализа.The disadvantage of this method is the consumption of large volumes of test samples for analysis.
Наиболее близким техническим решением по способу определения гидрокарбонат-ионов, выбранным в качестве прототипа, является способ потенциометрического определения гидрокарбонатов в водах минеральных питьевых лечебных, лечебно-столовых и природных столовых (ГОСТ 23268.3.0-78) [3]. В выбранном прототипе для определения гидрокарбонат-ионов в минеральных водах предложен способ потенциометрического наибольшему изменению величины рН, фиксируемому с помощью стеклянного электрода. Способ реализуют с помощью установки, включающей прибор для измерения величины рН типа рН-метр-милливольтметр (рН-340, рН-121) или иономер ЭВ-74, электрохимическую ячейку (химический стакан, вместимостью 150 см3), электроды стеклянный и хлорсеребряный, магнитную мешалку, бюретку на 25 см3. Для проведения анализа в электрохимическую ячейку (химический стакан, вместимостью 150 см3), отмеривают от 1 до 100 мл минеральной воды с таким расчетом, чтобы в ней содержалось от 5 до 120 мг гидрокарбонат-ионов, доливают дистиллированной водой до 100 см (если отмеренная проба составляла менее 100 см3). В раствор погружают стеклянный и хлорсеребряный электроды. Титрование ведут 0,1н или 0,02н (при содержании в пробе менее 10 мг гидрокарбонат-ионов) раствором HCl из обычной бюретки с ценой деления не более 0,1 см3, перемешивая титруемый раствор магнитной мешалкой. Вначале проводят ориентировочное титрование с целью определения примерного положения эквивалентной точки. Для этого раствор титранта прибавляют порциями по 0,5-1,0 см3 и после прибавления каждой порции снимают показания прибора (величину рН). Вначале величина рН изменяется незначительно, но вблизи эквивалентной точки наблюдается резкий скачок рН. После скачка рН прибавляют еще 2-3 порции титранта и ориентировочное титрование заканчивают. Замечают объемы титранта (V2) и (V3), при которых наблюдалось максимальное изменение рН ). Последующее, точное титрование проводят вблизи эквивалентной точки, но, начиная с объема V2, титрант прибавляют по каплям и снова по максимальному скачку рН определяют объем титранта. Результаты оформляют в виде табл. 1The closest technical solution to the method for determining bicarbonate ions, selected as a prototype, is a method for potentiometric determination of bicarbonates in the waters of mineral drinking medicinal, medicinal-canteen and natural canteens (GOST 23268.3.0-78) [3]. In the selected prototype for the determination of bicarbonate ions in mineral waters, a potentiometric method for the largest change in the pH value recorded by a glass electrode is proposed. The method is implemented using an apparatus including a pH meter such as a pH meter-millivoltmeter (pH-340, pH-121) or an EV-74 ionomer, an electrochemical cell (beaker with a capacity of 150 cm 3 ), glass and silver chloride electrodes, magnetic stirrer, 25 cm 3 burette. To conduct an analysis in an electrochemical cell (beaker, with a capacity of 150 cm 3 ), 1 to 100 ml of mineral water is measured so that it contains 5 to 120 mg of bicarbonate ions, topped up with distilled water to 100 cm (if measured the sample was less than 100 cm 3 ). Glass and silver chloride electrodes are immersed in the solution. Titration is carried out with 0.1 N or 0.02 N (when the sample contains less than 10 mg of bicarbonate ions) with a HCl solution from an ordinary burette with a division value of not more than 0.1 cm 3 , mixing the titrated solution with a magnetic stirrer. First, an approximate titration is carried out in order to determine the approximate position of the equivalent point. For this, the titrant solution is added in portions of 0.5-1.0 cm 3 and after the addition of each portion, the readings of the device (pH value) are taken. Initially, the pH varies slightly, but near the equivalent point there is a sharp jump in pH. After the pH jump, another 2-3 portions of titrant are added and the tentative titration is completed. Notice the volumes of titrant (V 2 ) and (V 3 ) at which a maximum change in pH was observed ) Subsequent, accurate titration is carried out near the equivalent point, but, starting from volume V 2 , the titrant is added dropwise and again the titrant volume is determined by the maximum jump in pH. The results are made out in the form of a table. one
Массовую концентрацию гидрокарбонат-ионов (X), мг/дм3, вычисляют по формулеThe mass concentration of bicarbonate ions (X), mg / DM 3 , calculated by the formula
где V - объем раствора соляной кислоты, израсходованный на титрование;where V is the volume of the hydrochloric acid solution spent on titration;
Н - нормальность раствора соляной кислоты;H - the normality of a solution of hydrochloric acid;
61 - грамм-эквивалент гидрокарбонат-ионов;61 is the gram equivalent of bicarbonate ions;
V1 - объем воды, взятый на анализ, см3.V 1 - the volume of water taken for analysis, cm 3 .
Однако известный способ имеет следующие недостатки.However, the known method has the following disadvantages.
Недостатком этого метода является расход больших объемов исследуемых образцов для проведения анализа (до 100 см3 на анализ одной пробы воды), что влияет на расход реактивов. Для подтверждения правильности определения гидрокарбонат-ионов pH-потенциометрический метод (ГОСТ), используемый как химический метод, должен также сравниваться с данными, полученными другим методом, для которого 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. В выбранном прототипе нет указаний о том, что контроль качества измерений и установление их метрологических характеристик проводится автоматизированным способом.The disadvantage of this method is the consumption of large volumes of test samples for analysis (up to 100 cm 3 for the analysis of one water sample), which affects the consumption of reagents. To confirm the correct determination of bicarbonate ions, the pH-potentiometric method (GOST) used as a chemical method should also be compared with data obtained by another method, which also needs its own setup, its own reagents and solutions prepared from them, samples of mineral water, which additionally leads to a rise in the cost of the overall analysis and an increase in the time it takes. In the selected prototype there are no indications that the quality control of measurements and the establishment of their metrological characteristics is carried out in an automated way.
Изобретение направлено на повышение экспрессности, удешевления, ускорения и упрощения анализа.The invention is aimed at increasing the expressness, cost reduction, acceleration and simplification of the analysis.
Это достигается тем, что в способе получения экспериментальных данных для определения содержания гидрокарбонат-ионов методами потенциометрического и кислотно-основного титрования, включающем титрование пробы минеральной воды кислотным титрантом и измерение pH в растворе потенциометрической ячейки при добавлении каждой порции титранта (до 20 замеров), причем в качестве титранта при определении гидрокарбонат-ионов в минеральной воде используют раствор хлористоводородной кислоты (HCl); для этого 10 см3 минеральной воды вносят в электрохимическую ячейку с двумя электродами (стеклянным и хлорсеребряным), затем добавляют одну каплю 0,1%-ного раствора индикатора метилового оранжевого и магнитик для перемешивания раствора в ячейке на магнитной мешалке; электрохимическую ячейку подключают к рН-метру-милливольтметру (рН-150); бюретку для титрования заполняют раствором HCl, причем при определении содержания гидрокарбонат-ионов в питьевых минеральных водах предварительно устанавливают точную концентрацию титранта HCl по буре (натрий тетраборнокислый - Na2B4O7⋅10H2O); экспериментальные данные при титровании получают одновременно двумя методами - методом кислотно-основного титрования, основанным на нейтрализации гидрокарбонат-ионов HCl в присутствии индикатора метилового оранжевого, и потенциометрическим титрованием; для этого после прибавления каждой порции титранта фиксируют значение pH анализируемого раствора, что соответствует потенциометрическому титрованию, а после изменения цвета раствора в присутствии индикатора, а именно перехода розового цвета раствора в желтый, измеряют общий объем титранта (VТЭ) (метод кислотно-основного титрования); массовую концентрацию гидрокарбонат-ионов, X мг/л, рассчитывают по формуле:This is achieved by the fact that in the method of obtaining experimental data for determining the content of bicarbonate ions by potentiometric and acid-base titration methods, including titration of a mineral water sample with an acid titrant and measuring the pH in a potentiometric cell solution with the addition of each portion of the titrant (up to 20 measurements), moreover a solution of hydrochloric acid (HCl) is used as a titrant in the determination of bicarbonate ions in mineral water; for this, 10 cm 3 of mineral water is introduced into an electrochemical cell with two electrodes (glass and silver chloride), then one drop of a 0.1% solution of methyl orange indicator and a magnet are added to mix the solution in the cell on a magnetic stirrer; an electrochemical cell is connected to a pH meter-millivoltmeter (pH-150); the titration burette is filled with a HCl solution, and when determining the content of bicarbonate ions in drinking mineral waters, the exact concentration of the HCl titrant is pre-determined by the drill (sodium tetraborate - Na 2 B 4 O 7 ⋅ 10H 2 O); experimental data during titration are obtained simultaneously by two methods - the acid-base titration method, based on the neutralization of HCl hydrocarbon ions in the presence of an orange methyl indicator, and potentiometric titration; for this, after adding each portion of the titrant, the pH of the analyzed solution is recorded, which corresponds to potentiometric titration, and after changing the color of the solution in the presence of an indicator, namely, the transition of the pink color of the solution to yellow, the total titrant volume (V TE ) is measured (acid-base titration method ); mass concentration of bicarbonate ions, X mg / l, calculated by the formula:
X=VТЭ×Нт×61×1000/VВ,X = V TE × H t × 61 × 1000 / V B,
где 61 - грамм-эквивалент гидрокарбонат-ионов, VТЭ - объем титранта, соответствующий конечной точке титрования в потенциометрическом методе или ТЭ в кислотно-основном титровании пробы минеральной воды, см3; VB - объем воды, взятый на анализ, см3; аналогично описанному выше анализируют еще 3 пробы воды с проведением статистической обработки полученных результатов.where 61 is the gram equivalent of bicarbonate ions, V TE is the titrant volume corresponding to the titration end point in the potentiometric method or TE in the acid-base titration of a mineral water sample, cm 3 ; V B is the volume of water taken for analysis, cm 3 ; 3 more water samples are analyzed in the same way as described above with statistical processing of the results.
Таким образом, реализовано назначение предлагаемого способа: получены экспериментальные данные (рН; VТЭ) для определения содержания гидрокарбонат-ионов в минеральных водах.Thus, the purpose of the proposed method is realized: experimental data (pH; V TE ) for determining the content of bicarbonate ions in mineral waters are obtained.
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, и оформленными в виде табл. 2,In the development of the proposed method, an additional increase in expressity, a decrease in the complexity and an increase in the economy of the subsequent determination of the content of bicarbonate ions is achieved by the fact that according to experimental data obtained simultaneously by both of these methods and designed in the form of a table. 2
(результаты определений и расчетов в потенциометрическом титровании проведены аналогично [4, стр. 456] с учетом наличия в растворе гидрокарбонат-ионов, обладающих щелочной реакцией) рассчитывают с последующим 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 потенциометрического титрования (ГОСТ), связывающим содержание гидрокарбонат-ионов с совокупностью измеренных значений рН анализируемого раствора и соответствующих им объемов титранта.(the results of determinations and calculations in potentiometric titration were carried out similarly [4, p. 456], taking into account the presence in the solution of bicarbonate ions with an alkaline reaction), the content of bicarbonate ions in the analyzed mineral water was calculated with subsequent statistical processing simultaneously using the known mathematical relationships of the method acid-base titration (GOST), which relates the content of bicarbonate ions to the total volume of titrant measured after the color of the solution is changed, and according to known materials the mathematical relationships of the potentiometric titration method (GOST), which relates the content of bicarbonate ions to the totality of the measured pH values of the analyzed solution and the corresponding volumes of titrant.
Указанный расчет содержания гидрокарбонат-ионов в анализируемой минеральной воде по экспериментальным данным объема титранта в точке эквивалентности (ТЭ), полученным одновременно обоими методами, предпочтительно ведут с помощью технических средств вычисления, например, с помощью компьютера и компьютерной программы [5]. Компьютерная программа как таковая не является предметом предполагаемого изобретения. Однако использование автоматизированной программы для ЭВМ позволяет облегчить труд аналитика, заменив многие ручные, трудоемкие операции автоматическими, снизить погрешности отдельных операций, увеличить скорость проведения анализа, снизить его стоимость. Указанный расчет характеризуется тем, что использует, в частности, нижеприведенные известные соотношения 2-4 [6, гл. 1, § 10] для расчета объема титранта в точке эквивалентности по измеренным значениям рН.The specified calculation of the content of bicarbonate ions in the analyzed mineral water according to the experimental data of the titrant volume at the equivalence point (TE), obtained simultaneously by both methods, is preferably carried out using technical means of calculation, for example, using a computer and computer program [5]. A computer program as such is not the subject of the alleged invention. However, the use of an automated computer program can facilitate the work of the analyst by replacing many manual, labor-intensive operations with automatic ones, reduce the errors of individual operations, increase the speed of analysis, and reduce its cost. The specified calculation is characterized by the fact that it uses, in particular, the following known relations 2-4 [6, Ch. 1, § 10] to calculate the titrant volume at the equivalence point from the measured pH values.
Как было сказано выше, в потенциометрическом титровании конечную точку титрования (КТТ) находят по резкому скачку рН измерительного электрода, отвечающему моменту завершения реакции [3]. Для более четкого выявления особенностей процесса титрования и в прикладных целях чаще всего строят дифференциальные кривые титрования, откладывая по оси абсцисс объем прибавляемого титранта VT, а по оси ординат - первую производную от логарифма концентрации прибавляемого титранта dlgc(x)/dV(x). Такие кривые титрования обычно широко используются в физико-химических методах анализа, например, при потенциометрическом титровании. На дифференциальных кривых титрования положение точки эквивалентности (ТЭ) соответствует максимуму кривой и поэтому определяется достаточно надежно [4, стр. 69-70]; [7, стр. 62-63].As mentioned above, in potentiometric titration, the end point of titration (CTT) is found by a sharp jump in the pH of the measuring electrode corresponding to the moment of completion of the reaction [3]. To more clearly identify the features of the titration process and for applied purposes, differential titration curves are most often constructed, plotting the volume of added titrant V T along the abscissa axis and the first derivative of the logarithm of the concentration of added titrant dlgc (x) / dV (x) along the abscissa axis. Such titration curves are usually widely used in physicochemical methods of analysis, for example, in potentiometric titration. On the differential titration curves, the position of the equivalence point (TE) corresponds to the maximum of the curve and therefore is determined quite reliably [4, p. 69-70]; [7, p. 62-63].
В предлагаемой заявке конечная точка титрования (КТТ) определяется графическим способом, связанным с построением по полученным экспериментальным данным дифференциальной кривой титрования по первой производной (см. табл. 2)In the proposed application, the end point of titration (CTT) is determined graphically, associated with the construction of the obtained experimental data of a differential titration curve for the first derivative (see table. 2)
где положению ТЭ соответствует точка пересечения экстраполированных ветвей кривых [4, стр. 70, рис. 3,1-в; стр. 456, рис. 10, 1-6]; [7, стр. 63, рис. 3/2]. По построенной кривой титрования определяют объем титранта V(ТЭ) в ТЭ [4, стр. 455-456].where the position of the FC corresponds to the intersection point of the extrapolated branches of the curves [4, p. 70, Fig. 3.1-in; p. 456, fig. 10, 1-6]; [7, p. 63, fig. 3/2]. The titration curve constructed determines the titrant volume V (TE) in the TE [4, p. 455-456].
Использование дифференциальной кривой для определения ТЭ позволяет более точно определить объем титранта, соответствующий этому моменту, кроме того, надо отметить, такой способ определения ТЭ и объема титранта, соответствующего ей, является еще и очень наглядным.The use of a differential curve to determine the TE allows you to more accurately determine the titrant volume corresponding to this moment, in addition, it should be noted that this method of determining the TE and the titrant volume corresponding to it is also very obvious.
Из найденного значения объема титранта получают точную нормальность титранта HCl для каждого метода, используя формулу:From the found value of the titrant volume, the exact normality of the HCl titrant for each method is obtained using the formula:
где HT - точная нормальность титранта (НСl); VТЭ - объем раствора титранта, соответствующий конечной точке титрования в потенциометрическом методе или ТЭ в кислотно-основном титровании, см3; Н2 - нормальность раствора буры; V2 - объем аликвоты буры в ячейке, см3.where H T is the exact normality of the titrant (Hcl); V TE - the volume of the titrant solution corresponding to the end point of the titration in the potentiometric method or TE in the acid-base titration, cm 3 ; H 2 - the norm of the borax solution; V 2 - the volume of an aliquot of borax in the cell, cm 3 .
Из найденного значения Нт точной нормальности титранта получают массовую концентрацию X гидрокарбонат-ионов, мг/л, по соотношению:From the found value of H t the exact normality of the titrant, the mass concentration X of bicarbonate ions, mg / l, is obtained by the ratio:
где 61 - грамм-эквивалент гидрокарбонат-ионов;where 61 is the gram equivalent of bicarbonate ions;
VТЭ - объем титранта, соответствующий конечной точке титрования в потенциометрическом методе или ТЭ в кислотно-основном титровании пробы минеральной воды, см3;V TE - titrant volume corresponding to the titration end point in the potentiometric method or TE in the acid-base titration of a mineral water sample, cm 3 ;
VB - объем воды, взятый на анализ, см3 (см. указанное соотношение 4 в [3, стр. 3]; [6, гл. 1, § 10]; [8, гл. 6.3.1.]).V B is the volume of water taken for analysis, cm 3 (see the indicated relation 4 in [3, p. 3]; [6, Ch. 1, § 10]; [8, Ch. 6.3.1.]).
Это обусловлено тем, что при потенциометрическом и кислотно-основном титровании в растворе протекает одна и та же кислотно-основная реакция взаимодействия гидрокарбонат-ионов с титрантом НСl, при этом титрование гидрокарбонат-ионов HCO3 - (среда щелочная, рН 8,34) идет до Н2СО3 (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 потенциометрическим методом анализа, так и методом кислотно-основного титрования. Изменение окраски анализируемого раствора не сказывается на получении экспериментальных данных методом потенциометрического 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 - ускорение и упрощение анализа, повышение экспрессности, уменьшение трудоемкости и удешевлении анализа.This is due to the fact that during potentiometric and acid-base titration, the same acid-base reaction of the interaction of bicarbonate ions with a HCl titrant proceeds in solution, while the titration of bicarbonate ions HCO 3 - (alkaline medium, pH 8.34) proceeds to H 2 CO 3 (acidic medium, the pH of the solution is 4.25). The introduction of an acid-base indicator of methyl orange into such a solution changes its color upon transition from an alkaline medium to an acidic medium (pink → yellow) and thereby allows one to fix the equivalence point (TE) and measure its corresponding (V TE ) - titrant volume ( acid-base titration), creates the conditions for the simultaneous obtaining of experimental data in one analyzed sample both by the potentiometric analysis method and by the acid-base titration. Changing the color of the analyzed solution does not affect the obtaining of experimental data by potentiometric titration, since this method can be used to carry out the analysis in turbid and colored solutions. Obtaining experimental data simultaneously by two methods in the presence of an indicator in a sample of mineral water ensures the achievement of the main part of the technical result — acceleration and simplification of the analysis, increase of expressness, reduction of the complexity and cost of analysis.
В развитии предложенного способа одновременный расчет содержания гидрокарбонат-ионов с их статистической обработкой по полученным экспериментальным данным обоими методами с помощьюIn the development of the proposed method, the simultaneous calculation of the content of bicarbonate ions with their statistical processing according to the experimental data obtained by both methods using
автоматизированной программы для ЭВМ [5] обеспечивает дополнительное повышение экспрессности, уменьшение трудоемкости, упрощение и удешевление анализа.an automated computer program [5] provides an additional increase in expressivity, a decrease in the complexity, simplification and cheapening of the analysis.
Исследования, проведенные по источникам патентной и научно-технической информации показали, что заявляемый способ одновременного получения экспериментальных данных и определения гидрокарбонат-ионов методами потенциометрического и кислотно-основного титрования неизвестен в заявляемой совокупности признаков.Studies conducted on the sources of patent and scientific and technical information showed that the inventive method for simultaneously obtaining experimental data and determining bicarbonate ions by potentiometric and acid-base titration methods is unknown in the claimed combination of features.
На фиг. 1 изображена установка, реализующая предлагаемый способ.In FIG. 1 shows the installation that implements the proposed method.
Она включает рН-метр-милливольтметр (рН-150) (измерительный блок) (1) с ручками управления (2) измерительным блоком (1); электрохимическую (потенциометрическую) ячейку (3) с двумя электродами (4) - стеклянным и хлорсеребряным; магнитик (5); бюретку вместимостью 25 см (6); штатив для бюретки (7); магнитную мешалку (8) и компьютер (9).It includes a pH meter-millivoltmeter (pH-150) (measuring unit) (1) with control knobs (2) measuring unit (1); an electrochemical (potentiometric) cell (3) with two electrodes (4) - glass and silver chloride; magnet (5); a burette with a capacity of 25 cm (6); burette stand (7); magnetic stirrer (8) and computer (9).
В качестве компьютерной программы может быть использована не только [5], но и любая известная программа математической обработки данных химического эксперимента, настроенная на работу в соответствии с обработкой этих экспериментальных данных согласно табл. 2 и известными из уровня техники соотношениями (2-4).As a computer program can be used not only [5], but also any known program for mathematical processing of chemical experiment data, configured to work in accordance with the processing of these experimental data according to Table. 2 and the prior art relationships (2-4).
Способ осуществляется следующим образом.The method is as follows.
Для определения содержания гидрокарбонат-ионов в минеральных водах заполняют бюретку (6) титрантом HCl с точно установленной предварительно концентрацией по буре. В ячейку (3) с двумя электродами (стеклянным и хлорсеребряным) вносят 10 см3 выбранной для анализа минеральной воды и 1 каплю 0,1%-ного раствора индикатора метилового оранжевого. На дно ячейки опускают магнитик (5), включают мешалку (8) и прибор рН-метр-милливольтметр (рН-150) (1), затем на передней панели прибора включают кнопку для снятия показаний рН (2), шкала в этом случае оказывается проградуированной в единицах рН, а на световом табло прибора (1) появится измеренное значение рН для исходного анализируемого раствора (минеральная вода). Раствор перемешивают до установления постоянного показания значения рН на табло прибора. Полученное значение рН записывают в таблицу и приступают к титрованию. Для этого к анализируемой пробе добавляют из бюретки (6) порциями титрант (от 0,05 до 1,0 см3) в зависимости от концентрации гидрокарбонат-ионов, указанной в сертификате качества торговой продукции и определяют после каждой добавленной порции рН раствора в ячейке (3). После добавления каждой порции титранта HCl раствор в ячейке перемешивают, замеряют рН, и все полученные экспериментальные данные записывают в таблицу. Титрование продолжают до тех пор, пока (в присутствие 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 (3) делают еще 5-7 замеров рН при титровании, записывая их каждый раз в таблицу. Таким образом, результаты всех измерений - рН и соответствующие им объемы (V) титранта и объем по бюретке при смене окраски раствора в ячейке VТЭ - записывают в таблицу. Окончив измерения, отключают прибор рН-метр-милливольтметр (1) и магнитную мешалку (8). Содержимое ячейки (3) выливают, а затем ополаскивают ее дистиллированной водой (не потеряв магнитик (5) из ячейки (3)). Затем экспериментальные данные, полученные одновременно с помощью двух методов, обрабатывают в соответствии с табл.2 и соотношениями (2-4) с помощью ПК (9), используя программу для ЭВМ [5], и таким образом определяют содержание гидрокарбонат-ионов в минеральной воде одновременно двумя методами - кислотно-основным (ГОСТ) и потенциометрическим (ГОСТ) титрованием. Далее проводят статистическую обработку с помощью этой же программы [5], подвергнув анализу предварительно 3-4 пробы взятой минеральной воды.To determine the content of bicarbonate ions in mineral waters, the burette (6) is filled with HCl titrant with a precisely determined pre-concentration over the storm. In a cell (3) with two electrodes (glass and silver chloride), 10 cm 3 of mineral water selected for analysis and 1 drop of a 0.1% solution of methyl orange indicator are added. At the bottom of the cell, lower the magnet (5), turn on the stirrer (8) and the pH meter-millivoltmeter (pH-150) device (1), then on the front panel of the device turn on the button for taking pH readings (2), the scale in this case turns out to be calibrated in pH units, and the measured value of pH for the initial analyzed solution (mineral water) appears on the light panel of the device (1). The solution is stirred until a constant pH value is displayed on the instrument panel. The resulting pH value is recorded in a table and proceed to titration. For this, a titrant (from 0.05 to 1.0 cm 3 ) is added in portions from the burette (6) to the analyzed sample, depending on the concentration of bicarbonate ions indicated in the quality certificate of the commercial product and determined after each added portion of the solution pH in the cell ( 3). After adding each portion of the HCl titrant, the solution in the cell is stirred, the pH is measured, and all the obtained experimental data are recorded in the table. Titration is continued until (in the presence of an indicator) the solution in the cell changes its color from pink to yellow. At this moment, the total volume V of TEs is measured by the burette (6), corresponding to TEs when the indicator changes color (acid-base titration), and it is also recorded in the table. After changing the color of the solution in the cell (3), another 5-7 pH measurements are made during titration, recording them each time in the table. Thus, the results of all measurements — the pH and the corresponding volumes (V) of the titrant and the volume of the burette when changing the color of the solution in cell V TE — are recorded in the table. After measuring, turn off the device pH-meter-millivoltmeter (1) and magnetic stirrer (8). The contents of the cell (3) are poured, and then rinsed with distilled water (without losing the magnet (5) from the cell (3)). Then, the experimental data obtained simultaneously using two methods are processed in accordance with Table 2 and relations (2-4) using a PC (9) using a computer program [5], and thus the content of bicarbonate ions in the mineral water simultaneously by two methods - acid-base (GOST) and potentiometric (GOST) titration. Next, statistical processing is carried out using the same program [5], after analyzing previously 3-4 samples of the taken mineral water.
Способ иллюстрируется следующими примерами:The method is illustrated by the following examples:
- установление точной концентрации титранта HCl с помощью натрия тетраборнокислого (буры);- Establishing the exact concentration of HCl titrant with sodium tetraborate (borax);
- установление точной концентрации титранта HCl с помощью натрия тетраборнокислого (буры);- Establishing the exact concentration of HCl titrant with sodium tetraborate (borax);
- анализ лечебно-столовой природной минеральной воды «Ессентуки 4» средней минерализации (7,0-10,0 г/дм3); (3400-4800 HCO3 -);- analysis of the medicinal-table natural mineral water "Essentuki 4" of average salinity (7.0-10.0 g / dm 3 ); (3400-4800 HCO 3 - );
- анализ лечебно-столовой природной минеральной воды «Рычал-Су» маломинерализованной (4,0-5,0 г/дм3); (2500-3000 HCO3 -);- analysis of the medicinal-dining room natural mineral water “Rychal-Su” with low mineralization (4.0-5.0 g / dm 3 ); (2500-3000 HCO 3 - );
- анализ лечебно-столовой природной минеральной воды «Нарзан» маломинерализованной (до 3,0-4 г/дм3); (1000-1500 HCO3 -);- analysis of the medicinal-table natural mineral water "Narzan" low mineralized (up to 3.0-4 g / dm 3 ); (1000-1500 HCO 3 - );
- анализ лечебно-столовой природной минеральной воды «Evian» слабоминерализованной (0,3-0,75 г/дм3); (300-360 HCO3 -);- analysis of the medicinal-table natural mineral water “Evian” slightly mineralized (0.3-0.75 g / dm 3 ); (300-360 HCO 3 - );
- анализ питьевой артезианской природной воды «Аква-баланс» с низкой минерализацией (0,3-0,5 г/дм3). (200-300 HCO3 -).- analysis of drinking artesian natural water "Aqua-balance" with low salinity (0.3-0.5 g / dm 3 ). (200-300 HCO 3 - ).
Пример 1Example 1
Установление точной концентрации титранта HCl с помощью натрия тетраборнокислого (буры).Establishing the exact concentration of HCl titrant with sodium tetraborate (borax).
Для этого 10 см3 0,1М (молярная концентрация эквивалента) раствора буры вносят в электрохимическую ячейку (3). Затем в электрохимическую ячейку (3) добавляют одну каплю 0,1%-ного раствора индикатора метилового оранжевого, туда же помещают два электрода - стеклянный (измерительный) и хлорсеребряный (вспомогательный). Бюретку для титрования (6) заполняют раствором с приблизительной 0,1М раствором хлористоводородной кислоты. В электрохимическую (потенциометрическую) ячейку (3) опускают магнитик (5) и включают магнитную мешалку (8) для перемешивания раствора в электрохимической ячейке (3). Включают прибор (1), затем тумблером (2) - световое табло на передней панели прибора (1). При титровании получают экспериментальные данные одновременно двумя методами - методом кислотно-основного титрования (нейтрализация) и потенциометрическим титрованием. После прибавления каждой порции титранта фиксируют по прибору (1) значение рН анализируемого раствора (потенциометрическое титрование), а после изменения цвета раствора в ячейке в присутствии индикатора (розовый цвет раствора переходит в желтый), измеряют объем титранта (VТЭ) по бюретке (6) (метод кислотно-основного титрования). После смены окраски раствора в ячейке (3) делают еще 5-7 замеров рН при титровании, записывая их каждый раз в таблицу. По экспериментальным данным, полученным одновременно обоими методами, рассчитывают с помощью ПК и автоматизированной программы для ЭВМ [5] точную концентрацию титранта HCl одновременно для каждого метода, используя формулу (2):For this, 10 cm 3 of 0.1 M (molar equivalent concentration) of the borax solution is introduced into the electrochemical cell (3). Then, one drop of a 0.1% solution of methyl orange indicator is added to the electrochemical cell (3), two electrodes are placed in the same place - glass (measuring) and silver-silver (auxiliary). The titration burette (6) is filled with a solution with an approximate 0.1 M hydrochloric acid solution. A magnet (5) is lowered into the electrochemical (potentiometric) cell (3) and a magnetic stirrer (8) is turned on to mix the solution in the electrochemical cell (3). Turn on the device (1), then the switch (2) - light panel on the front panel of the device (1). During titration, experimental data are obtained simultaneously by two methods - the acid-base titration method (neutralization) and potentiometric titration. After adding each portion of the titrant, the pH value of the analyzed solution (potentiometric titration) is fixed using the instrument (1), and after changing the color of the solution in the cell in the presence of an indicator (the pink color of the solution turns yellow), the titrant volume (V TE ) is measured by the burette (6 ) (acid-base titration method). After changing the color of the solution in the cell (3), another 5-7 pH measurements are made during titration, recording them each time in the table. According to experimental data obtained simultaneously by both methods, the exact concentration of HCl titrant at the same time for each method is calculated using a PC and an automated computer program [5] using the formula (2):
НT=Н2×V2/VТЭ N T = N 2 × V 2 / V TE
где HT - точная нормальность титранта (HCl); VТЭ - объем титранта, соответствующий конечной точке титрования в потенциометрическом методе или ТЭ в кислотно-основном титровании, см3; Н2 - нормальность буры; V2 - объем аликвоты буры в ячейке, см.where H T is the exact normality of the titrant (HCl); V TE - titrant volume corresponding to the end point of the titration in the potentiometric method or TE in the acid-base titration, cm 3 ; H 2 - the norm of the borax; V 2 - the volume of an aliquot of borax in the cell, see
Концентрацию исходного ~0,1 моль/л раствора HCl уточняют еженедельно. Далее этот раствор HCl с установленной точной концентрацией по буре используют в анализе минеральных вод разной степени минерализации в качестве титранта.The concentration of the initial ~ 0.1 mol / L HCl solution is updated weekly. Further, this HCl solution with an established exact concentration by the storm is used in the analysis of mineral waters of various degrees of mineralization as a titrant.
Пример 2Example 2
В качестве объекта исследования выбрана лечебно-столовая природная минеральная вода «Ессентуки 4» средней минерализации (7-10 г/дм3) со следующим составом:As an object of study, the medicinal-table natural mineral water “Essentuki 4” of medium mineralization (7-10 g / dm 3 ) with the following composition was selected:
Работу выполняют на установке (фиг. 1). В качестве титранта при определении гидрокарбонат-ионов в минеральной воде «Ессентуки 4» используют раствор хлористоводородной кислоты (HCl), точную концентрацию которой устанавливают по буре (пример 1). Для этого 10 см3 минеральной воды «Ессентуки 4» вносят в электрохимическую ячейку (3). Затем в электрохимическую ячейку (3) добавляют одну каплю 0,1%-ного раствора индикатора метилового оранжевого, туда же помещают два электрода - стеклянный (измерительный) и хлорсеребряный (вспомогательный). Бюретку для титрования (6) заполняют раствором хлористоводородной кислоты. В электрохимическую ячейку (3) опускают магнитик (5) и включают магнитную мешалку (8) для перемешивания раствора в электрохимической ячейке (3), включают прибор (1), затем тумблером (2) - световое табло на передней панели прибора (1). При титровании получают экспериментальные данные одновременно двумя методами - методом кислотно-основного титрования (нейтрализация) и потенциометрическим титрованием. После прибавления каждой порции титранта фиксируют по прибору (1) значение рН анализируемого раствора (потенциометрическое 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 (3) делают еще 5-7 замеров рН при титровании, записывая их каждый раз в таблицу. По экспериментальным данным, полученным одновременно обоими методами, рассчитывают содержание гидрокарбонат-ионов в анализируемой воде «Ессентуки 4» одновременно кислотно-основным методом (ГОСТ) и потенциометрическим титрованием (ГОСТ), используя для этих целей ПК и Далее аналогично описанному выше подвергают анализу еще 3 пробы воды «Ессентуки 4» каждая объемом 10 см3 (всего 4 пробы каждая объемом 10 см3). После получения экспериментальных данных их вводят в ПК в программу для ЭВМ [5], обрабатывают и далее с помощью этой же программы проводят их статистическую обработку.The work is performed on the installation (Fig. 1). As a titrant in the determination of bicarbonate ions in Essentuki 4 mineral water, a solution of hydrochloric acid (HCl) is used, the exact concentration of which is established by the storm (Example 1). To do this, 10 cm 3 of Essentuki 4 mineral water is introduced into the electrochemical cell (3). Then, one drop of a 0.1% solution of methyl orange indicator is added to the electrochemical cell (3), two electrodes are placed in the same place - glass (measuring) and silver-silver (auxiliary). The titration burette (6) is filled with hydrochloric acid solution. A magnet (5) is lowered into the electrochemical cell (3) and a magnetic stirrer (8) is turned on to mix the solution in the electrochemical cell (3), the device (1) is turned on, then the toggle switch (2) displays a light board on the front panel of the device (1). During titration, experimental data are obtained simultaneously by two methods - the acid-base titration method (neutralization) and potentiometric titration. After adding each portion of the titrant, the pH of the analyzed solution (potentiometric titration) is fixed using the instrument (1), and after changing the color of the solution in the presence of an indicator (the pink color of the solution turns yellow), the total titrant volume (V TE ) is measured by the burette (6) (acid-base titration method). After changing the color of the solution in the cell (3), another 5-7 pH measurements are made during titration, recording them each time in the table. According to experimental data obtained simultaneously by both methods, the content of bicarbonate ions in the analyzed water "Essentuki 4" is calculated simultaneously with the acid-base method (GOST) and potentiometric titration (GOST) using PC for this purpose and then, similarly to those described above, another 3 are analyzed water samples “Essentuki 4” each with a volume of 10 cm 3 (total 4 samples each with a volume of 10 cm 3 ). After obtaining the experimental data, they are entered into a PC in a computer program [5], processed, and then using the same program their statistical processing is carried out.
В табл. 4 представлены данные определения содержания гидрокарбонат-ионов в минеральной воде «Ессентуки 4», полученные предложенным способом и обработанные на ПК с помощью специальной программы [5], действующей в соответствии с табл. 2 и с известными из уровня техники соотношениями (2-4).In the table. 4 presents the data for determining the content of bicarbonate ions in mineral water "Essentuki 4", obtained by the proposed method and processed on a PC using a special program [5], operating in accordance with table. 2 and with ratios (2-4) known from the prior art.
Расчет показывает, что содержание гидрокарбонат-ионов в минеральной воде «Ессентуки 4» в обоих методах не превышают значений, заявленных в сертификате, а погрешность определения находится в пределах 3,2-4,6%. 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 5,5%.The calculation shows that the content of bicarbonate ions in Essentuki 4 mineral water in both methods does not exceed the values stated in the certificate, and the determination error is in the range of 3.2-4.6%. Statistical processing of the data of both methods shows the same reproducibility of the methods, the insignificance of the systematic error and the possibility of combining both samples of the two methods into one common set, and the relative measurement error in this case is 5.5%.
Пример 3Example 3
В качестве объекта исследования выбрана лечебно-столовая природная минеральная вода «Рычал-Су» средней минерализации (до 4,0-5,0 г/ мг/дм3) со следующим составом:As the object of study, the medicinal-table natural mineral water “Rychal-Su” of medium mineralization (up to 4.0-5.0 g / mg / dm 3 ) with the following composition was selected:
Подготовку, измерения и расчет проводили как в примере 2, для анализа брали 4 пробы воды «Рычал-Су», каждая объемом по 10 см3.Preparation, measurement and calculation were carried out as in example 2, for analysis, 4 samples of Rychal-Su water were taken, each with a volume of 10 cm 3 .
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 4,3-6,5%. 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 составляет 7,4%.The calculation shows that the content of bicarbonate ions in Rychal-Su mineral water in both methods does not exceed the values stated in the certificate, and the determination error is in the range of 4.3-6.5%. Statistical processing of the data of both methods showed the same reproducibility of the methods, the insignificance of the systematic error and the possibility of combining both samples of the two methods into one common set, and the relative measurement error in this case is 7.4%.
Пример 4Example 4
В качестве объекта исследования выбрана лечебно-столовая природная маломинерализованная (до 3,0-4,0 г/ мг/дм3) минеральная вода «Нарзан» со следующим составом:As the object of study, the treatment and dining room natural low-mineralized (up to 3.0-4.0 g / mg / dm 3 ) mineral water “Narzan” with the following composition was selected:
Подготовку, измерения и расчет проводили как в примере 2, только для анализа брали 4 пробы воды «Нарзан» - одну пробу воды объемом 10 см3 и 3 пробы воды объемами по 12 см3.Preparation, measurement and calculation were carried out as in example 2, only for analysis were taken 4 water samples of "Narzan" - one water sample with a volume of 10 cm 3 and 3 water samples with volumes of 12 cm 3 .
Расчет показывает, что содержание гидрокарбонат-ионов в минеральной воде «Нарзан» в обоих методах не превышают значений, заявленных в сертификате, а погрешность определения находится в пределах 3,3-3,7%. 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 составляет 4,9%.The calculation shows that the content of bicarbonate ions in the mineral water “Narzan” in both methods does not exceed the values stated in the certificate, and the error of determination is in the range of 3.3-3.7%. Statistical processing of the data of both methods showed the same reproducibility of the methods, the insignificance of the systematic error and the possibility of combining both samples of the two methods into one common set, and the relative measurement error in this case is 4.9%.
Пример 5Example 5
В качестве объекта исследования выбрана лечебно-столовая природная слабоминерализованная (до 2,0-2,6 г/ мг/дм) минеральная вода «Evian» со следующим составом:As the object of study, the treatment and dining room natural low-mineralized (up to 2.0-2.6 g / mg / dm) mineral water “Evian” with the following composition was selected:
Подготовку, измерения и расчет проводили как в примере 2, только для анализа брали 4 пробы воды «Evian» - две пробы объемом по 10 см3 и две пробы объемами 12 и 14 см3 соответственно.Preparation, measurement and calculation were carried out as in example 2, only for analysis were taken 4 samples of Evian water — two samples with a volume of 10 cm 3 and two samples with a volume of 12 and 14 cm 3, respectively.
Расчет показывает, что содержание гидрокарбонат-ионов в минеральной воде «Evian» в обоих методах не превышают значений, заявленных в сертификате, а погрешность определения находится в пределах 3,4-7,2%). 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 составляет 7,6%.The calculation shows that the content of bicarbonate ions in the Evian mineral water in both methods does not exceed the values stated in the certificate, and the error of determination is in the range 3.4-7.2%). Statistical processing of the data of both methods showed the same reproducibility of the methods, the insignificance of the systematic error and the possibility of combining both samples of the two methods into one common set, and the relative measurement error in this case is 7.6%.
Пример 6Example 6
В качестве объекта исследования выбрана питьевая артезианская природная вода «Аква-баланс» с низкой минерализацией (0,3-0,5 г/л) со следующим составом:As the object of study, we selected drinking artesian natural water “Aqua-balance” with low salinity (0.3-0.5 g / l) with the following composition:
Подготовку, измерения и расчет проводили как в примере 2, только для анализа брали 4 пробы воды «Аква-баланс» две пробы объемами по 15 см3 и две пробы объемами 10 и 12 см3 соответственно.Preparation, measurement and calculation were carried out as in example 2, only for analysis were taken 4 samples of Aqua-balance water, two samples with volumes of 15 cm 3 and two samples with volumes of 10 and 12 cm 3, respectively.
В табл. 12 представлены данные определения содержания гидрокарбонат-ионов в минеральной воде «Аква-баланс», полученные предложенным способом и обработанные на ПК с помощью специальной программы [4].In the table. 12 presents the data for determining the content of bicarbonate ions in mineral water "Aqua-balance", obtained by the proposed method and processed on a PC using a special program [4].
Расчет показывает, что содержание гидрокарбонат-ионов в артезианской питьевой воде «Аква-баланс» в обоих методах не превышают значений, заявленных в сертификате, а погрешность определения находится в пределах 3,1-7,1%. Проверка правильности заявленного способа проводилась путем сопоставления полученных данных метода нейтрализации (кислотно-основное титрование) и потенциометрического 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 7,0%.The calculation shows that the content of bicarbonate ions in the Aqua-balance artesian drinking water in both methods does not exceed the values stated in the certificate, and the determination error is in the range of 3.1-7.1%. Validation of the claimed method was carried out by comparing the data obtained by the method of neutralization (acid-base titration) and potentiometric titration. A comparison of the results shows the same reproducibility of the methods, the insignificance of the systematic error and the possibility of combining both samples of the two methods into one common set, i.e. the data obtained from both methods belong to the same general population, and the relative measurement error is 7.0%.
В качестве компьютерной программы может быть использована не только [5], но и любая известная программа математической обработки данных химического эксперимента, настроенная на работу в соответствии с обработкой этих данных согласно табл. 2 и известными соотношениями (2-4). Авторы же изобретения использовали программу собственной разработки [5], действующую в соответствии с табл. 2 и известными из уровня техники соотношениями (2-4).As a computer program can be used not only [5], but also any known program for mathematical processing of chemical experiment data, configured to work in accordance with the processing of these data according to Table. 2 and the known relations (2-4). The inventors used a program of their own development [5], acting in accordance with table. 2 and the prior art relationships (2-4).
Использование предлагаемого способа получения экспериментальных данных одновременно двумя методами для определения содержания гидрокарбонат-ионов в минеральных водах с последующим одновременным расчетом их содержания с помощью специальной программы для ЭВМ [5] на ПК позволяет значительно экономить время, затрачиваемое на общий анализ, повышает экспрессность, уменьшает трудоемкость, упрощает и удешевляет анализ в отличие от прототипа, где для используемого потенциометрического анализа (который в этом случае используется как химический метод) необходим для проверки и сравнения полученных данных другой независимый метод, причем оба метода обычно проводятся раздельно; облегчить труд оператора, заменив многие ручные, трудоемкие операции автоматическими, снизить погрешности отдельных операций, увеличить скорость проведения анализа, снизить его стоимость; уменьшить количество пробы воды на один анализ со 100 мл (прототип) до 10-15 мл, использовать в работе на предлагаемой простой установке, например, менее квалифицированных сотрудников (лаборантов, студентов). В развитии предлагаемого способа процесс построения графиков в потенциометрическом титровании с последующим определением по ним конечной точки титрования (КТТ) и определения соответствующего ей объема титранта, а также определения содержания гидрокарбонат-ионов в минеральных водах одновременно обоими методами, в отличие от прототипа, полностью автоматизирован. В отличие от прототипа, в предлагаемом способе дальнейшая обработка результатов анализа с применением математической статистики осуществляется с помощью той же специальной программы [5] на ПК, которая 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 часто 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 (потенциометрическим (ГОСТ) и кислотно-основным титрованием (ГОСТ).Using the proposed method for obtaining experimental data simultaneously by two methods for determining the content of bicarbonate ions in mineral waters, followed by simultaneous calculation of their content using a special computer program [5] on a PC, can significantly save time spent on general analysis, increase expressivity, and reduce labor intensity , simplifies and reduces the cost of analysis in contrast to the prototype, where for the potentiometric analysis used (which in this case is used as a chemical cue method) another independent method is necessary for checking and comparing the obtained data, moreover, both methods are usually carried out separately; facilitate the work of the operator, replacing many manual, labor-intensive operations with automatic ones, reduce the errors of individual operations, increase the speed of analysis, reduce its cost; reduce the amount of water sample per analysis from 100 ml (prototype) to 10-15 ml, use in the work on the proposed simple installation, for example, less qualified employees (laboratory assistants, students). In the development of the proposed method, the process of constructing graphs in potentiometric titration, followed by determination of the titration end point (CTT) from them and determination of the titrant volume corresponding to it, as well as determination of the content of bicarbonate ions in mineral waters simultaneously by both methods, unlike the prototype, is fully automated. Unlike the prototype, in the proposed method, further processing of the analysis results using mathematical statistics is carried out using the same special program [5] on a PC, which allows not only simultaneous automated processing of the experimental results of each method taking into account the error of the result, but also to evaluate the reliability of the result in two samples using the combined totality, which is absent in the prototype. Carrying out all the calculations with the help of a special program on a PC allows to increase the user's work efficiency, increase the speed of calculation and information processing, reduce manual labor time, and minimize the errors in the calculations, which are often caused by insufficient qualifications of employees. Thus, the proposed method for obtaining experimental data for determining the content of bicarbonate ions in comparison with the prototype allows to obtain experimental data simultaneously by two methods (potentiometric (GOST) and acid-base titration (GOST).
Источники информацииInformation sources
1. 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. 187-193.1. Elipasheva E.V., Kulikov P.N., Sergeeva V.P., Sergeev G.M. Flow-injection analysis of drinking water. Conductometric determination of mineralization and bicarbonates. J. "Analytics and control." T. 15, No. 2, 2011, pp. 187-193.
2. Чернышева А.В., Стожко Н.Ю., Подшивалова Е.М., Татауров В.П. Патент на изобретение №2562546 С2, МПК G01N 31/16, G01N 27/26 Российская Федерация. Зарегистрировано 12 августа 2015 г. Способ получения экспериментальных данных для определения гидрокарбонат-ионов методами кондуктометрического и кислотно-основного титрования. Заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВПО «Уральский государственный экономический университет». - №2013136626/15; заявл. 05.08.2013; опубл.: Бюл. №25. 10.09.2015.2. Chernysheva A.V., Stozhko N.Yu., Podshivalova E.M., Tataurov V.P. Patent for invention №2562546 C2, IPC G01N 31/16, G01N 27/26 Russian Federation. Registered on August 12, 2015. A method of obtaining experimental data for the determination of bicarbonate ions by conductometric and acid-base titration methods. Applicant and patent holder FGBOU VPO Ural State Economic University. - No. 2013136626/15; declared 08/05/2013; publ.: Bull. Number 25. 09/10/2015.
3. ГОСТ 23268.3-78 Воды минеральные питьевые, лечебные, лечебно-столовые и природные столовые. Методы определения гидрокарбонат-ионов (с Изменением №1) // Государственный контроль качества минеральной воды и напитков: Сб. М.: Изд-во стандартов, 2003. С. 369-372 (прототип).3. GOST 23268.3-78 Mineral drinking water, medicinal, medicinal-table and natural table. Methods for the determination of bicarbonate ions (with Change No. 1) // State quality control of mineral water and drinks: Sat. M .: Publishing house of standards, 2003.S. 369-372 (prototype).
4. Харитонов Ю.Я. Аналитическая химия. Аналитика 2. Количественный анализ. Физико-химические (инструментальные) методы анализа. М.: «Высшая школа», 2001 г., с. 69-70, с. 454-456.4. Kharitonov Yu.Ya. Analytical chemistry. Analytics 2. Quantitative analysis. Physicochemical (instrumental) analysis methods. M .: "Higher School", 2001, p. 69-70, p. 454-456.
5. Подшивалова Е.М., Чернышева А.В., Стожко Н.Ю., Бортник Б.И. Программа одновременного автоматизированного определения содержания вещества или смеси веществ в объектах анализа методами кислотно-основного и потенциометрического титрования (Пара-Метод). Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №2015617710. Зарегистрирована в Реестре программ для ЭВМ 21.07.2015 г. Бюл. №8, 2015 г.5. Podshivalova EM, Chernysheva AV, Stozhko N.Yu., Bortnik B.I. A program for the simultaneous automated determination of the content of a substance or mixture of substances in objects of analysis by acid-base and potentiometric titration methods (Para-Method). Certificate of state registration of computer programs No. 2015617710. It is registered in the Register of computer programs on July 21, 2015. Byul. No. 8, 2015
6. Крешков А.П. Основы аналитической химии. Теоретические основы. Количественный анализ, книга 2. М.: «Химия», 1971, гл. 1, § 10.6. Kreshkov A.P. Fundamentals of analytical chemistry. Theoretical basis. Quantitative analysis, book 2. M .: "Chemistry", 1971, Ch. 1, § 10.
7. Крешков А.П. Основы аналитической химии. Физико-химические и инструментальные методы анализа, книга 3. М.: «Химия», 1970, с. 62-63.7. Kreshkov A.P. Fundamentals of analytical chemistry. Physico-chemical and instrumental methods of analysis, book 3. M .: "Chemistry", 1970, p. 62-63.
8. 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 +, 2004.8. Muravyov A.G. Guidelines for determining water quality indicators using field methods, chap. 6.3.1. Carbonates, bicarbonates, carbonate hardness and alkalinity. 3rd ed., St. Petersburg: Krismas +, 2004.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016121572A RU2631618C1 (en) | 2016-05-31 | 2016-05-31 | Method of experimental data receipt for determination of hydrocarbonate ions in mineral waters by potentiometric and acid-base titration methods |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016121572A RU2631618C1 (en) | 2016-05-31 | 2016-05-31 | Method of experimental data receipt for determination of hydrocarbonate ions in mineral waters by potentiometric and acid-base titration methods |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2631618C1 true RU2631618C1 (en) | 2017-09-25 |
Family
ID=59931252
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016121572A RU2631618C1 (en) | 2016-05-31 | 2016-05-31 | Method of experimental data receipt for determination of hydrocarbonate ions in mineral waters by potentiometric and acid-base titration methods |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2631618C1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2689404C1 (en) * | 2018-03-23 | 2019-05-28 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уральский государственный экономический университет" (УрГЭУ) | Method of obtaining experimental data for determination of hydrocarbonate ions in mineral waters by conductometric and potentiometric titration |
CN113281456A (en) * | 2021-05-07 | 2021-08-20 | 哈尔滨工业大学 | Quick micro-measuring method for functional groups on surface of biochar |
CN113777219A (en) * | 2021-08-12 | 2021-12-10 | 北京华科仪科技股份有限公司 | Water sample alkalinity measuring device and method |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2562546C2 (en) * | 2013-08-05 | 2015-09-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский государственный экономический университет" (ФГБОУ ВПО "УрГЭУ") | Method of production of experimental data for determining hydrogen carbonate-ions by methods of conductometric and acid-base titration |
-
2016
- 2016-05-31 RU RU2016121572A patent/RU2631618C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2562546C2 (en) * | 2013-08-05 | 2015-09-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский государственный экономический университет" (ФГБОУ ВПО "УрГЭУ") | Method of production of experimental data for determining hydrogen carbonate-ions by methods of conductometric and acid-base titration |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ГОСТ 23268.3-78, Воды минеральные питьевые лечебные, лечебно-столовые и природные столовые. Методы определения гидрокарбонат-ионов (с Изменением N 1), изд. Стандартов, 01.01.1980, найдено 16.05.2017 в Интернете [on-line] на сайте http://docs.cntd.ru/document/1200022308. ШПЕЙЗЕР Г.М. и др., Методическое пособие Руководство по химическому анализу вод, ГОУ ВПО ИГУ, Иркутск, 2006, стр. 18-19, 25-27, 37, найдено 16.05.2017 в Интернете [on-line] на сайте http://window.edu.ru/resource/170/37170/files/baikal16.pdf. КРЕШКОВ А.П., Основы аналитической химии. Теоретические основы. Количественный анализ, М., 1971, стр.126-127, 416-418, найдено 16.05.2017 в Интернете [on-line] на сайте http://alnam.ru/book_a_chem2.php?id=48. PH-МЕТР рН-150, Формуляр ГРБА.414318.001ФО, М., 2009, стр. 1-22, найдено 16.05.2017 в Интернете [on-line] на сайте http://www.nv-lab.ru/files/1448021246.pdf. * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2689404C1 (en) * | 2018-03-23 | 2019-05-28 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уральский государственный экономический университет" (УрГЭУ) | Method of obtaining experimental data for determination of hydrocarbonate ions in mineral waters by conductometric and potentiometric titration |
CN113281456A (en) * | 2021-05-07 | 2021-08-20 | 哈尔滨工业大学 | Quick micro-measuring method for functional groups on surface of biochar |
CN113777219A (en) * | 2021-08-12 | 2021-12-10 | 北京华科仪科技股份有限公司 | Water sample alkalinity measuring device and method |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Tyl et al. | pH and titratable acidity | |
Sadler et al. | pH and titratable acidity | |
Oudot et al. | Precise shipboard determination of dissolved oxygen (Winkler procedure) for productivity studies with a commercial system 1 | |
RU2631618C1 (en) | Method of experimental data receipt for determination of hydrocarbonate ions in mineral waters by potentiometric and acid-base titration methods | |
Sharp et al. | Interpreting measurements of total alkalinity in marine and estuarine waters in the presence of proton-binding organic matter | |
Bekiari et al. | Data quality in water analysis: validation of combustion-infrared and combustion-chemiluminescence methods for the simultaneous determination of Total Organic Carbon (TOC) and Total Nitrogen (TN) | |
US9562881B2 (en) | Titration method using a tracer to quantify the titrant | |
Sahoo et al. | Pulsating potentiometric titration technique for assay of dissolved oxygen in water at trace level | |
CN106442515A (en) | Simple and low-cost silver ion visual quantitative detection method | |
Bratovčić et al. | The advantages of the use of ion-selective potentiometry in relation to UV/VIS spectroscopy | |
RU2014151372A (en) | USER INTERFACE FOR DEVICE FOR RESEARCH | |
CN103293121B (en) | Chlorine residue standard substance, its purposes and chlorine residual measurement instrument calibration or verification method | |
RU2562546C2 (en) | Method of production of experimental data for determining hydrogen carbonate-ions by methods of conductometric and acid-base titration | |
Young et al. | Simultaneous spectrophotometric determination of calcium and magnesium | |
Hasumoto et al. | Use of an optical oxygen sensor to measure dissolved oxygen in seawater | |
RU2689404C1 (en) | Method of obtaining experimental data for determination of hydrocarbonate ions in mineral waters by conductometric and potentiometric titration | |
Lahav et al. | Measurement of pH, alkalinity and acidity in ultra-soft waters | |
CN1083590A (en) | The water examination method and apparatus | |
CA3027984C (en) | A method for measuring the concentration of a chemical species using a reagent baseline | |
CN103983624A (en) | Fluorescence method for determining the chemical oxygen demand | |
CN104374771B (en) | A kind of kit and its detection method of quick detection water body ammonia-nitrogen content | |
Nazarenko | Optical sensors for manual and automatic titration in undergraduate laboratory | |
RU2020137968A (en) | METHOD FOR OBTAINING EXPERIMENTAL DATA FOR DETERMINATION OF HYDROCARBONATE IONS IN MINERAL WATERS BY METHODS OF CONDUCTOMETRIC, POTENTIOMETRIC AND ACID-BASE TITRATION | |
Scholz et al. | Titrations | |
Зорина et al. | English in Analytical Chemistry. Communicating about Methods & Techniques. Книга для студента |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200601 |