Способ количественного определения фосфатов, карбонатов и гидроксида натрия

 

ской ПОСОБ КОЛИЧЕСТВЕННОГО ОПРЕ- ЕНИЯ ФОСФАТОВ, КАРБОНАТОВ И ОКСИДА НАТРИЯ Использование: в области аналитичехимии , для кислотно-основного раздельного количественного определения смеси фосфатов, карбонатов и гидроксида натрия в электролитах ванн химического или электрохимического обезжиривания перед гальваническими покрытиями. Сущность способа заключается в том, что кислотно-основное титрование проводят с потенциометрической индикацией конечных точек путем титрования пикриновой кислотой до первых двух скачков в ацетонводной среде, а для получения третьего скачка в раствор вводят диметилформамид в количестве, обеспечивающем соотношение ацетона, воды и диметилформамида 1:(1-1.5):(4-5) по объему. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

Д ННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОспАтент сссР)

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ (я)5 G 01 N 31/16 д,,g y

Йт >

К А ской ин ь °

° ь лити кисл венн фос или обез крыт прои прав тато опре ната визу эакл ниис фтал хлор карб (21) (22) (46) (71) тит (72) с,м, (56) роль стро (54)

ДЕЛ

ГИД (57) Т0РСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

763383/26

8,11.89

7,02.93, Бюл. ¹ 5 ижегородский политехнический инсА.П. Арбатский, Л.Г; Рыбакова и

Хвощева ячеславов П.M.. Шмелева Н.М. Контэлектролитов и покрытий. Л.: Машиноние, 1985, с. 97.

ПОСОБ КОЛИЧЕСТВЕННОГО ОПРЕНИЯ ФОСФАТОВ, КАРБОНАТОВ И

ОКСИДА НАТРИЯ спольэование: в области аналитичехимии, для кислотно-основного раззобретение относится к области аначеской химии, а именно к способу тно-основного раздельного количестго определения компонентов смеси атов, карбонатов и гидроксида натрия уры в электролитах ванн химического иривания перед гальваническими rioями, предназначенному для контроля водства и позволяющему повысить льность и воспроизводимость резульаналиэа, качестве прототипа выбран способ еления гидроксида, фосфата и карбонатрия методом кислотно-основного льного индикаторного титрования. Он чается в последовательном титроваляной кислотой с индикатором фенолином (титруется гидроксид натрия до да натрия, фосфат до гидрофосфата и нат до гидрокарбоната) и метиловым

„,!И„„1793369 А1

2 дел ьного кол ичествен ного определения смеси фосфатов, карбонатов и гидроксида натрия в электролитах ванн химического или электрохимического обезжиривания перед гальваническими покрытиями. Сущность способа заключается в том, что кислотно-основное титрование проводят с потенциометрической индикацией конечных точек путем титрования пикриновой кислотой до первых двух скачков в ацетонводной среде, а для получения третьего скачка в раствор вводят диметилформамид в количестве; обеспечивающем соотношение ацетона, воды и диметилформамида

1:(1 — 1.5):(4 — 5) по объему. 1 табл.

ЪФ оранжевым (гидрофосфат до дигидрофосфата и гидрокарбонат до угольной кислоты).

Далее раствор кипятят до удаления СОэ и титруют раствором гидроксида натрия до К ) изменения окраски раствора за счет фенол-. р фталеина.

Главным недостатком известного способа является то, что скачки на кривых тит- . О рования недостаточны для надежного подбора индикаторов, так как при незначительной крутизне кривой титроевнии вбли- )иь зи точек эквивалентности при а использовании индикаторов возникают значительные систематические (химические) и случайные погрешности, поэтому известный способ отличается недостаточной правильностью и плохой воспроиэводимостью. К его недостаткам относится невозможность определения фосфата и карбоната натрия в присутствии буры, что

1793369 исключает применение этого способа для контроля электролитов ванн подготовки алюминия и его сплавов перед гальваническими покрытиями.

Цель изобретения — повышение правильности и воспроизводимости определения фосфата, карбоната и гидроксида натрия или буры при совместном присутствии в электролитах ванн химического обезжиривания. Цель достигается тем, что в "0 способе количественного определения фосфатов, карбонатов и гидроксида натрия кислотно-основное титрование проводят с потенциометрической индикацией конечных точек, причем в качестве титранта ис- 15 пользуют ацетон-водный раствор пикриновой кислоты, Титрование до первых двух скачков осуществляют в ацетон-водной среде, а для получения третьего скачка в раствор вводят диметилформамид до соот- 20 ношения ацетона, воды и диметилформамида, равного 1:(1 — 1,5):(4-5) по обьему.

При титровании в ацетон-водной среде на кривой имеются два скачка. Первый отвечает окончанию взаимодействия с пикри- 25 новой кислотой фосфата до гидрофосфата, карбонаты до гидрокарбоната, гидроксида натрия до хлорида или буры до борной кислоты. Второй — переходу гидрофосфата до дигидрофосфата, а гидрокарбоната до 30 угольной кислоты. Ацетон вводят для создания лучших условий дпя раздельного титрования компонентов (более резко выражен первый скачок, что способствует повышению правильности и воспроизводимости ре- 35 зультатов), так как возрастает протяженность шкалы кислотности растворителя и компоненты дифференцируются по ступеням диссоциации. Эффект возрастания первого скачка наблюдается при со- "0 отношении воды и ацетона меньше 1,5:1 по объему. При соотношении меньше 1;1 растворимость фосфатов, карбонатов и буры понижается и образуются осадки, что приводит к невозможности проведения титра- 45 ванна, Появление третьего скачка возможно, если фосфорная кислота по первой ст;пени диссоциации и кислота-титрант имеют разницу в константах диссоциации не меньше чем на три-четыре порядка. Это 50 условие реализуется, если в качестве титранта используется пикриновая кислота, а в раствор добавляется диметилформамид.

Соотношение растворителей после добавления диметилформамида должно составлять; 55 ацетон: вода: диметилформамид 1;(1-1,5):(45). При меньшем относительном содержании диметилформамида не набл1одается достаточной разйицы в константах диссоциации пикриновой кислоты и фосфорной кислоты по первой ступени и третий скачок на кривой титрования выражен нечетко. Большее содержание диметилформамида приводит к его необоснованному расходу и к экспериментальным трудностям, связанным со слишком большим объемом раствора в электролитической ячейке для титрования.

Способ осуществляют следующим образом. В ячейку для потенциометрического титрования с помощью пипетки отбирают 5 см испытуемого раствора и добавляют последовательно с помощью мерного цилиндра 10-20 см дистиллированной воды и 15 з см ацетона. Ячейку помещают на магнитную мешалку и погружают в. раствор стеклянный и хлоридсеребряный насыщенный непроточный эаектроды. Титрование осуществляют, прибавляя 0,15 моль/дм расз твора пикриновой кислоты в ацетон-водном растворителе (1,5-2);1 по обьему. рН раствора измеря1от с помощью универсального иономера ЭВ-74 или аналогичного рН-метра. Титрование осуществляют до получения двух скачков на кривой титрования, затем добавляют в ячейку 60 — 75 см диметилформамида и продолжают титрование до получения третьего скачка, При этом соблюдается соотношение сорастворителей: ацетон: вода: диметилформамид, равное 1:(1-1,5):(4 — 5), Количественное содер>кание компонентов в испытуемом растворе (Х, г/дм ) рассчитывают по формулам:

XNa3pOq (V3 V2) С lrNa3POq/V;

XNa2C03 = (2Ч2 — Ч1 — ЧЗ) С lVlrNa2CO31Ч;

X"йаОН = 2(V2 Ч1) С MrNaOH/V

XNa2BqOy = pe Ч1) С MrNa2Bq07 Ч °

"— при титровании смеси фосфата, карбоната и гидроксида натрия;

"" — при титровании смеси фосфата, карбоната натрия и буры;

V1, Ч2, Чз- обьемы раствора пикриновой кислоты, соответствующие первому, второму и третьему скачкам на кривой титрования, см;

С вЂ” концентрация титранта — пикриновой кислоты, моль/дмз;

V — обьем испытуемого раствора, взятый для анализа (5 см ).

Изобретение иллюстрируется следующими примерами определения компонентов электролитов ванн химического обезжиривания перед гальваническими покрытиями по предлагаемому способу и по известному способу, Содержание компонентов в растворе отвечало ГОСТ 9.305-84

1793369 6

"Покрытия металлические и неметаллические органические", Пример 1. Титрование смеси гидрокс да натрия, карбоната натрия и тринатри фосфата известного состава.

B стакан вместимостью 150 см отбирают 5 см испытуемого раствора известного со тава, добавляют 15 см дистиллированно воды и 15 см ацетона. Стакан помещают на магнитную мешалку, погружают в ра твор стеклянный и хлоридсеребряный эл ктроды. подсоединенные к универсально у иономеру ЭВ-74, Титрование осуществл ют0,15моль/дм растворомпикриновой ки лоты в водно-ацетоновом растворителе с с отношением воды и ацетона 1:2 по объем, Титрант добавляют иэ бюретки порциям по 0,5 см, а в области скачков— з по циями по 0,2 см (для более точного уста овления конечных точек титрования)., По ле получения второго скачка, когда рН ра вора достигает 3,5, в стакан добавляют

70 м диметилформамида (рН раствора при з это возрастает до 5,7) и продолжают титро ание пикриновой кислотой до завершени третьего скачка на кривой титрования, Ко ечные точки на кривой титрования определяют графическим методом, проводя касат льные к трем участкам: до скачка, в пр делах скачка и после скачка. Середины сре них участков определяют койечные точки итрования. Соотношение ацетона, воды и диметилформамида составляет 1;1,2:4,5 по )бъему.

Результаты определения компонентов данной смеси по предлагаемому способу и изв стному способу приведены в таблице.

Пример 2. Титрование пробы производ твенного электролита ванны химическо о обезжиривания.

Для исследования отбирают 5 см произв дственного электролита, содержащего гид оксид натрия, карбонат натрия и тринат ийфосфат. Титрование осуществляют, как казано в примере 1. Соотношение ацетон, воды и диметилформамида то же, что в и имере 1, Параллельно осуществляют тит ование по известному способу.

Результаты определения приведены в таблице.

По данным таблицы видно, что при титров нии искусственной смеси по предлагаемому способу найденное содержание компонентов близко к взятому. По известном способу найденное содержание ком понентов отличается от взятого: для гид оксида натрия и тринатрийфосфата завы ено, для карбоната натрия — занижено, При титровании производственной смеси эта азница возрастает.

10

Пример 3. Титрование смеси гидроксида натрия, карбоната натрия и тринатрийфосфата при избыточном содержании ацетона.

Для исследования отбирают 5 см испытуемого раствора с составом компонентов, как в примере 1. Добавляют 10 см воды и приливают с помощью цилиндра ацетон.

При добавлении 17 см ацетона начинает з интенсивно выпадать осадок солей. Соотношение ацетона и воды составляет 1;0,9. Ввиду выпадения осадка титрование неприменимо.

Таким образом, при избыточном содержании ацетона титрование становится невозможным, Пример 4, Титрование смеси гидроксида натрия, карбоната натрия и тринатрийфосфата при недостаточном

20 содержании ацетона и диметилформамида.

Для исследования отбирают 5 см испытуемого раствора известного состава. добавляют 20 см дистиллированной воды и 15 з см ацетона. Проводят титрование. как указ

25 зано в примеое 1. добавляя после второго скачка 50 см диметилформамида. Растворитель отвечает отношению ацетона, воды и диметилформамида 1:1,7:3,3.

На кривой титрования наблюдается

30 уменьшение первого и особенно третьего скачков. В пределах добавленного титранта й1% от точки эквивалентности первый скачок уменьшается от 0,55 до 0,45 ед. рН, а третий — от 0,2 до 0,1 ед. рН. Третья конеч35 ная точка при этом устанавливается ненадежно, что приводит к.значительному ухудшению результатов. Уменьшение третьего скачка связано со снижением относительногоо содержания диметилформамида

40 по сравнению с водой, что сокращает протяженность шкалы кислотности растворителя и усиливает обратимость реакции взаимодействия пикриновой кислоты с дигидрофосфатом натрия. Результаты опреде45 лений приседены в таблице. Так как в примерах 3 и 4 соотношение растворителей не отвечало предложенному способу, сопоставление с результатами известного способа не проводилось.

Пример 5. Титрование смеси карбоната натрия. тринатрийфосфата и буры известного состава.

Для исследования отбирают5см испы55 туемого раствора, отвечающего электролиту ванн подготовки алюминия и его сплавов под гальванические покрытия, добавляют

20 см дистиллированной воды, 15 см ацез тона и осуществляют титрование, как в примеое 1, добавляя после второго скачка 75 см диметилформамида. Соотношение аце1793369

Результаты определения компонентов ванн обезжиривания, n=10, Р=0,95

СодерНайдено

Компонент

Прижание, з мер

Предлагаемый способ

Известный способ г/дм

3 е атн, ОА

18,90 .

18,66: 0,35

36,54 + 0,43

49,25 + 0,50

1,90

1,18

1,01

22,52 0,67

34,35 = - 0,98

51,34+ 1,93

2;97

Гидроксид натрия

Карбонат натрия

Тринатрийфосфат

36,76

47,44

2,84

3,76

11,28 ="0,19

3759 й039

70.93 + 0,79

1,72 17,25 + 0,53

1,02 2561 +090

1,12 74,39 + 2,38

3,05

3,05

Производственный электролит

Гидроксид натрия

Карбанат натрия

Тринатрийфосфат

3,20

18,90

Гидроксид натрия

Выпадает аса 36,76

Карбонат натрия

Тринатрийфосфат док

47,44 тона, воды и диметилформамида составляет

1:1,5:5. Данные, полученные по предлагаемому способу, приведены в таблице. Они соответствуют известному составу, По известному способу определение в присутствии буры невозможно.

Во всех рассмотренных случаях осуществлялось титрование десяти параллельных проб. Доверительный интервал и случайная составляющая погрешности при P = 0,95 установлены в соответствии с ГОСТ 8.207-76.

Из данных таблицы видно, что результаты, полученные по предлагаемому способу. более правильные и отличаются лучшей воспроизводимостью по сравнению с результатами, полученными по известному способу.

Формула изобретения

Способ количественного определения фосфатов, карбонатов и гидроксида натрия путем кислотно-основного титрования. о тл и ч а ю шийся тем, что. с целью повышения правильности и воспроизводимости результатов, определениях этих компонентов и буры при их совместном присутствии, кислотно-основное титрование проводят с

Достоинством предложенного способа является то, что индикаторное визуальное титрование заменяется потенциометрическим. При титровании многокомпонентной

5 смеси, когда скачки на кривых титрования недостаточно большие, исключаются как систематические (химические), так и случайные погрешности, связанные с применением индикаторов, чта приводит к

10 получению более правильных и воспроизводимых результатов. В предложенном спасобе все характеристики, необходимые для расчета содержания всех компонентов, получают в результате одного титрования, Это

15 сокращает число операций при выполнении анализа. потенциометрической индикацией конечных точек путем титрования ацетон-водным раствором пикриновой кислоты до первых двух скачков на кривой титрования в ацетон-водной среде, а для получения третьего скачка в раствор вводят диметилформамид в количестве, обеспечивающем объемное соотношение ацетона, воды и диметилфармамида 1:1 — 1,5:4 — 5.

1793369

Продолжение таблицы

Составитель А.Арбатский

Техред М.Моргентал Корректор Л;Пилипенко

Редакт р

П оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 01 Тираж, Подписное

ВН ИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5