Способ определения фосфорнокислых солей калия или натрия

 

Сущность изобретения способ включает титрование пробы раствором азотной кислоты при комнатной температуре с доведением рН до 4,5, определение объема раствора , израсходованного на титрование, добавление избытка азотнокислого серебра , титрование раствором щелочи до рН 5 и определение объема титранта, определение содержания фосфорнокислых солей по расчетной зависимости. 1 табл.

(5н5 G 01 N 31/16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

О

О

О (л (- ЗНзРО4 + 5КМОз

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (21) 4944938/04 (22) 30.04,91 (46) 07.09.93, Бюл. N 33-36 (71) Нижнекамское производственное объединение "Нижнекамскнефтехим" (72) Ахметова Т, И. (73) Нижнекамское производственное объединение "Нижнекамскнефтехим" (56) У. Дж. Уильямс. Определение анионов.

М.: Химия, 1982, с. 484-485.

Изобретение относится к области аналитической химии, а именно к способу количественного определения триполифосфата калия (натрия) в синтетических жидких моющих средствах (ЖМС).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ определения суммарного содержания полифосфатов, ортофосфатов и дифосфатов путем превращения их в орто-фосфорную кислоту проведением гидролиза горячей кислотной обработкой, титрования раствора щелочью до замещения одного атома водорода фосфорной кислоты (рН 4,5), осаждения в виде АцзРО4 и титрования выделившейся при этом кислоты раствором щелочи.

К5Рз01о+ 5НИОз + 2HzO изб Н М ОЗ

„„ RU„„ 2000568 С (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФОСФОРНОКИСЛЫХ СОЛЕЙ КАЛИЯ ИЛИ НАТРИЯ (57) Сущность изобретения: способ включает титрование пробы раствором азотной кислоты при комнатной температуре с доведением рН до 4,5. определение объема раствора, израсходованного на титрование, добавление избытка азотнокислого серебра, титрование раствором щелочи до рН 5 и определение объема титранта, определение содержания фосфорнокислых солей по расчетной зависимости. 1 табл.

КзНРгОт+ ЗНЙОз+ Н20 иэб HNOg

2НзРО4 + 3KNOg (2) НзР04+ KOH — КНгРО4+ Н О (3) KHzPO4+ ЗА9МОз -

- А9зРО4+ КЙОз+ 2НЙОз (4) HNOg+ KOH - КМОз+ НгО (5) Недостатком способа являегся трудоемкость и длительность анализа, а также опасность. связанная с необходимостью проведения гидролиэа в среде горячей концентрированной кислоты.

Целью изобретения является ускорение и упрощение анализа.

Указанная цель достигается тем, что исходную пробу титруют стандартным раствором кислоты до рН 4.5 при комнатной

2000568 Ск Кк

Ущ

Y С К

1000 (9) 30 (10) 35

C K -у» С»

КзНг Рз01о + 5Ag МОз55

Кг Нг РгОт Ag N01 температуре, добавляют избыточное количество азотнокислого серебра с рН 5,4, титруют выделившуюся кислоту раствором щелочи до рН 5 — 5,4 и рассчитывают содержание триполифосфата по формуле

Ущ Сщ К 100

m 1000 (6) с

M / Уш Сщ Кщ-У» С» Кк 0,7507 М

Ущ СщКщ+Y» Ск К» где Х вЂ” массовая доля суммы триполифосфата калия (натрия) и солей его гидролиза, в процентах; (Y Сщ К„) — число (1000 кратное) эквивалентов щелочи. израсходованное на титрование; (Y» С» K») — число (1000 кратное) эквивалентов кислоты, израсходованное на титрование, П р и м е ч а н и е: числом эквивалентов (п), затраченных на титрование следует назвать величину, полученную по формуле поэтому величина (Y С К) названа 1000кратным числом эквивалентов

Ущ, Y» — объемы растворов щелочи и кислоты, израсходованные на титрование, соогветственно, см; з.

Сщ, Кщ — молярная концентрация эквивалента растворов щелочи и кислоты, соответственно, использованных для титрований, моль/дм; з, Кщ, К» — поправочные коэффициенты к концентрации растворов щелочи и кислоты (соответственно).

М вЂ” молекулярная масса триполифосфата калия (натрия);

m — масса навески пробы, г;

0,7507 М вЂ” доля молекулярной массы триполифосфата. соответствующая его эквивалентной массе при

Ущ Сщ Кщ + Y» Ск Кк

Значение величины, полученной по части формулы — б, заключенной вскобки,,соответствует эквивалентной массе триполифосфата, учитывающей его степень гидролиэа в пробе.

Вывод расчетной формулы эквивалента

Э=- ——

/Ущ Сщ Кщ — Y„C» Кк/ 0,7507 М (7)

Все описанные методы определения полифосфатов включают предварительный гидролиз фосфорнокислых солей до ортофосфатов. справедливо полагая, что часть полифосфатов находится в гидролиэованном состоянии. Гидролиэ триполифосфатов в щелочной среде, что имеет место для проб

ЖМС, протекает по реакции (Рз01о) (Н Рг07) + (Н Р04) (8)

Таким образом, анализируемая проба жидкого моющего средства рН которого составляет 9-10,5 содержит полифосфат, пирофосфат-ортофосфат ионы. Причем

20 дальнейший гидролиз пирофосфатов до ортофосфатов, который протекает в кислой среде, в указанной пробе не происходит.

При титровании пробы ЖМС до рН 4,5 азотной кислотой по заявляемому способу протекают реакции

К5Рз01о + 2НИОз -

- Кз Нг Рэ01о + 2 КМОз

КзНРгОт + НМОз+ КгНгРг07+ KN03

КгНРОа+ НМОз

КНгР04+ КМОз (11) Из уравнений следует, что если степень гидролиэа триполифосфата в пробе О, т,е. соли КзНРгОт и КгНР04 отсутствуют. то на титрование 1 моль триполифосфата затрачивается в описанных условиях 2 эквивалента кислоты, а если все молекулы гидролизованы и в пробе присутствуют только продукты гидролиза, т.е. КзНРг07 и

КгНР04, то на 1 моль полифосфата также затрачивается 2 эквивалента кислоты.

Осаждение продуктов нейтрализации аэотнокислым серебром в условиях заявляемого способа протекает по реакциям

5А9Рз01о+ ЗКМОз+ 2НМОз (12) - А94Рг07 < 2HNOз < 2КМОз (13) 2000568

КН2РО4+ АрйОз

АцзРО4+ 2НИОз+ КИОз (14)

Отсюда следует, что в отсутствие гидролиэованных молекул триполифосфатэ на титрование выделившейся кислоты и потребуется 2 эквивалента щелочи на 1 моль полифосфата, (уравнение 12) а если количество гидролизованных молекул составляет

100, то на титрование 1 моль полифосфата потребуется 4 эквивалента щелочи (уравнение 13-14).

Таким образом, максимальное значение эквивалента триполифосфата Ilo щелочи при проведении анализа по заявляемому

М М способу составляет —, а минимальное —.

2 4

Из уравнения 9-14 следует. что эквивалентная масса триполифосфата, равная знаМ чению —, имеет место, когда

Ущ Сщ Кщ — У С» К» щ щ Кщ+ к к к

- — 0 . (14)

2 — 2

2+1

А эквивалентная масса триполифосфата, равная значению —, соответствует

М

v, ñ кщ — v» с» к

Щ Щ Щ + K» K — 0,333 (10)

Из пропорции

0,333 следует, что значению

Y„фʄ— YK С» К» щ щ щ к к к

К у К равному

1,0, соответствует эквивалентная масса триполифосфата, равная значению (0,7507.М)

° Таким образом, эквивалентная масса триполифосфата составит величину —, котоМ рая меняется пропорционально значению

Y(((CU(K(((— YK С» К», т.е.

У „ Кщ+У»

М

Э- ——

/Ущ Сщ Кщ — YK С» К»б 0,7507 М щ щ щ

K K K

Изобретение осуществляется следую5 щим образом.

В коническую колбу вместимостью 250 см вносят 2-4 г анализируем(й1 пробы, приз ливают 50 см дистиллированной воды, 7-8 з капель индикатора бромфенолового синего

10 и титруют раствором азотной кислоты с концентрацией 0,1 моль/дм до изменения синей окраски раствора в слабо-зеленую.

Отмечают объем раствора кислоты, израсходованный на титрование(У»). Затем к содер15 жимому колбы приливают при перемешивании 10 см нейтрального по смешанному индикатору раствора азотнокислого серебра с концентрацией 10 мас, $, вносят 7-8 капель смешанного индикатора

20 приготовленного по ГОСТ 4919.1-77 и титруют раствором гидроксида калия с концентрацией 0,1 моль/дм до изменения сиреневой окраски раствора в зеленую. Отмечают объем щелочи, израсходованный на

25 титрование, (Ущ). По результатам титрований вычисляют массовую долю триполифосфата по предложенной формуле 6, Пример 1. Стандартную смесь жидкого моющего средства, содержащего 3,89

30 мас. $ триполифосфата калия, анализируют заявленным способом.

В коническую колбу вносят 3,263 r анализируемой пробы, 50 см дистиллированной воды, 7 капель индикатора бромфени35 лового синего и титру(рт раствором азотной кислоты с концентрацией 0,1 моль/дм до изменения синей окраски раствора в слабозеленую.

Объем кислоты, иэзрасходованный на

40 титрование, Y» - 5,4 см . Затем к содержимому колбу при перемешивании добавляют

10 см раствора аэотнокислого серебра (нейтрального по смешанному индикатору), 7 — 8 капель смешанного индикатора и титруют раствором гидроксида калия с концент- рацией 0,1 моль/дм до появления зеленой к окраски.

На титрование израсходовано y - 6.2 см раствора щелочи.

50 По формуле 6 рассчитывают содержание триполифосфата калия:

6.2 0,1 0,9905 100, 448,41

З,28З . 100 2

/6,2 0,1 0.990:-5,4 0.1 1,0/0,7507 448,41 з

6,2 0,1 0,9905,4 0.1 1,0 где 0,9905; 1,0 — поправочные коэффициенты к концентрациям растворов щелочи и кислоты соответственно.

2000568

Пример 2. Производственную пробу

ЖМС (жидкого моющего средства) анализируют по ГОСТ 22567.7-87 (фотометрический метод после гидролиза в кислой среде) и эа5 являемым способом как указано в примере 1.

Результат определения

4,79 мас.

Продолжительность анализа

2ч

Фотоколориметрический способ

Заявленный способ

4.81 мас. ф, 10 мин

Уш Сщ К 100

m 1000

Результаты анализов показывают, что заявленный способ позволяет в 12 раэ сократить продолжительность анализа, При этом метрологические характеристики заявленно- 10 го способа не ухудшаются (см, таблицу).

Заявленный способ полностью исключает стадию проведения гидролиэа, позволяет оперативно и точно контролировать: качество выпускаемого жидкого моющего 15 средства, что важно для эффективного использования технологического оборудования, увеличения объема выпуска продукции.

Формула изобретения

Способ определения фосфорнокислых 20 солей калия или натрия, включающий обработкч пробы раствором азотной кислоты, доведение рН до 4,5 с последующей добавкой избы»а азотнокислого серебра, титрование рас1еором щелочи до рН 5 с 25 последую цим определением объема раствора, израсходованного на титрование, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью ускорения и упрощения анализа, обработку пробы раствором азотной кислоты осуществляют по- 30 средством титрования при комнатной температуре перед добавкой избытка азотно»ислого серебра, определяют объем раствора кислоты, израсходованный на титрование, а содержание фосфорнокислых 35 солей определяют иэ соотношения

Статистически обработанные результаты определений триполифосфата в пересчете на PgOg при и = 6, р=0,95

0.1 — молярные концентрации растворов кислоты и щелочи, моль/дм, Остальные значения соответствуют обозначениям формулы 6. с

М / Уш Кщ — У» С» К»/ 0,7507 М

2 У С„К+ У„С» К» т где Х вЂ” массовая доля суммы триполифосфата калия или натрия и солей его гидролиза, %

Ущ — обьем раствора щелочи. израсходованный на титрование, см;

Сщ — малярная концентрация эквивалента раствора щелочи, м/дм;

Кщ — поправочный коэффициент к концентрации раствора щелочи;

m — масса пробы, взятая на анализ, г;

М вЂ” молекулярная масса триполифосфата калия (натрия);

У» — объема раствора кислоты, израсходованный на титрование, см;

К» — поправочный коэффициент о концентрации раствора кислоты;

С» — молярная концентрация эквивалента раствора кислоты, м/дм1.

0,7507 — доля молекулярной массы триполифосфата, соответствующая его эквивалентной массе при