Способ определения числа омыления

Изобретение относится к способу проведения анализа на число омыления и может быть использовано в лакокрасочной, кожевенной, резинообувной, других отраслях промышленности, а также в исследовательских лабораториях, в частности в кинетических исследованиях с маслами, жирами, восками, их композициями различной степени сложности и целевого назначения. Способ определения числа омыления осуществляют путем щелочного гидролиза навески омыляемого вещества в виде растительного масла, природного жира, их смесей, оксидатов и содержащих эти составы композиций водным раствором гидроксида калия с последующим титрованием избытка гидроксида калия соляной кислотой в присутствии индикатора, причем в цилиндрической пробирке последовательно взвешивают навеску омыляемого вещества, этилцеллозольв и водный раствор гидроксида калия, щелочной гидролиз навески омыляемого вещества проводят в указанной пробирке при комнатной температуре и механическом перемешивании винтовой мешалкой со скоростью 1650 об/мин, концентрации раствора гидроксида калия 7,13-10,0 моль/кг и его избытке 18,9-44,0% по отношению к расчетному значению и массовом соотношении этилцеллозольва с навеской омыляемого вещества 1:2-1:1,5 в течение 3-10 мин, после чего через специальное отверстие вводят в пробирку несколько капель индикатора-фенолфталеина с последующим титрованием соляной кислотой до исчезновения окраски фенолфталеина и рассчитывают число омыления по формуле

где Ч.О. - число омыления, мг гидроксида калия/г;

g_щ - навеска раствора гидроксида калия, г;

х_щ - концентрация раствора гидроксида калия, моль/кг;

а - число мл соляной кислоты;

n - концентрация соляной кислоты, моль/л;

g_м - навеска омыляемого вещества, г;

56,11 - молекулярная масса гидроксида калия, г/моль.

Достигается снижение температуры определения до комнатной и ускорение анализа. 2 табл.

 

Изобретение относится к способу проведения анализа на число омыления и может быть использовано в лакокрасочной, кожевенной, резинообувной, других отраслях промышленности, а также в исследовательских лабораториях, в частности в кинетических исследованиях с маслами, жирами, восками, их композициями различной степени сложности и целевого назначения.

В литературе доминирует способ определения числа омыления (С.Т.Байбаева, Л.А.Миркинд и др. Методы анализа лакокрасочных материалов. М.: Химия, 1974, с.95; ГОСТ 5478-90. Масла растительные и натуральные. Жирные кислоты. Метод определения числа омыления), в соответствии с которым навеску масла или жира вводят в контакт с 0,5 н спиртовым раствором гидроксида калия, полученную смесь помещают в сильно кипящую водяную баню и кипятят с обратным холодильником в течение 1 ч, взбалтывая время от времени содержимое колбы. После завершения указанного выше прогревания непрореагировавшую щелочь оттитровывают соляной кислотой по фенолфталеину.

Недостатком его является необходимость в нагревании и большая длительность проведения анализа.

Наиболее близким к заявляемому является способ омыления (И.Денеш. Титрование в неводных средах. М.: Мир, 1971, с.224), в соответствии с которым используют 0,5 н раствор гидроксида калия в смеси этиленгликоля и ксилола, что позволяет сократить время нагревания на водяной бане до 10 мин, а само нагревание проводить в открытой колбе.

Недостатки этого метода определения числа омыления.

1. Протекание щелочного гидролиза, как и в предыдущем варианте, происходит при нагревании на водяной бане в условиях естественного перемешивания с эпизодическими взбалтываниями вручную.

2. Выполнение анализа требует повышенных расходов гликолево-ксилольной смеси, что предопределено довольно небольшой концентрацией раствора щелочи (0,5 н раствор).

3. Остается большая длительность анализа, что практически полностью исключает его использование в кинетических исследованиях, где фактор малой длительности превращается в одно из самых важных требований к методу.

Задачей предлагаемого решения является снизить температуру определения числа омыления до комнатной, одновременно сократив длительность выполнения до 5-10 мин и менее.

Поставленная задача решается тем, что омыление путем щелочного гидролиза навески омыляемого вещества в виде растительного масла, природного жира, их смесей, оксидатов и содержащих эти составы композиций водным раствором гидроксида калия проводят в следующей последовательности операций: в цилиндрической пробирке последовательно взвешивают навеску омыляемого вещества, этилцеллозольв и водный раствор гидроксида калия, щелочной гидролиз навески омыляемого вещества проводят в указанной пробирке при комнатной температуре и механическом перемешивании винтовой мешалкой со скоростью 1650 об/мин, концентрации раствора гидроксида калия 7,13-10,0 моль/кг и его избытке 18,9-44,0% по отношению к расчетному значению и массовом соотношении этилцеллозольва с навеской омыляемого вещества 1:2÷1:1,5 в течение 3-10 мин, после чего через специальное отверстие вводят в пробирку несколько капель индикатора-фенолфталеина с последующим титрованием соляной кислотой до исчезновения окраски фенолфталеина и рассчитывают число омыления по формуле

где Ч.О. - число омыления, мг гидроксида калия/г;

g_щ - навеска раствора гидроксида калия, г;

х_щ - концентрация раствора гидроксида калия, моль/кг;

а - число мл соляной кислоты;

n - концентрация соляной кислоты, моль/л;

g_M - навеска омыляемого вещества, г;

56,11 - молекулярная масса гидроксида калия, г/моль.

Характеристика используемого сырья

Подсолнечное масло не пищевое по ГОСТ 1129-81, а также некондиционное без каких-либо ограничений на исходное кислотное число и обводненность.

Соевое масло некондиционное без каких-либо ограничений на исходное кислотное число и обводненность.

Льняное масло по ГОСТ 5791-81, а также некондиционное без каких-либо ограничений на исходное кислотное число и обводненность.

Жир животный 3-го сорта по ГОСТ 1045-73 “Жир животный технический”.

Технический рыбий жир 3-го сорта по ГОСТ 1304-76 “Жиры рыб и морских млекопитающих технические”, а также некондиционное без каких-либо ограничений на исходное кислотное число и обводненность.

Оксидаты растительных масел и рыбьего жира получают путем окисления кислородом воздуха в реакторе колонного типа с барботером в виде ситчатой тарелки при 100-110°С до набора соответствующей вязкости.

Растворы оксидатов в уайт-спирите получают путем растворения оксидатов в указанном растворителе.

Фенолфталеин по ГОСТ 5850-51

Гидроксид калия по ГОСТ 24363-80

Уайт-спирит по ГОСТ 3134-78

Этилцеллозольв по ГОСТ 8318-88

Проведение процесса омыления указанным способом заключается в следующем.

В подсоединяемую в гнездо перемешивающего устройства пробирку со стеклянной винтовой мешалкой соответствующих размеров и приводом, обеспечивающим скорость вращения мешалки 1650 об/мин (из промышленного изготовления этим требованиям отвечает прибор ТПР-М, имеющий основной штатив с блоком переключения скоростей, перемещаемую по основному штативу выносную штангу с приводом для мешалки и гнездом для подсоединения пробирок в определенном диапазоне размеров, а также содержащий набор стеклянных мешалок винтового и иных типов для указанных пробирок), последовательно вводят и в ней же взвешивают навеску омыляемого вещества, этилцеллозольв и расчетное количество концентрированного водного раствора гидроксида калия. Пробирку помещают на свое место в установке, включают механическое перемешивание и ведут процесс в течение 3-10 мин. По истечении указанного времени через крышку пробирки в нее вводят несколько капель фенолфталеина и носик для дозирования титрованного раствора кислоты, после чего, продолжая перемешивание, выполняют титрование до исчезновения окраски индикатора.

Пример №1

В цилиндрической пробирке внутренним диаметром 18 мм и высотой 110 мм взвешивают навеску подсолнечного масла 1,9748 г, затем 0,9874 г этилцеллозольва и 1,1641 г раствора КОН с концентрацией 7,13 моль/кг (расчетный избыток ~ 24,3%). Пробирку помещают в гнездо перемешивающего устройства ТПР-М и включают перемешивание винтовой мешалкой со скоростью 1650 об/мин. Через 6 мин, не прекращая перемешивание, в пробирку вводят 3 капли фенолфталеина, а затем в это же гнездо крышки помещают носик бюретки с 0,5 н раствором НСl и ведут титрование до исчезновения малиновой окраски. На это пошло 3,24 мл кислоты, что соответствует Ч.О.=189,8 мг КОН/г.

Примеры 2-18

Аппаратурное оформление, порядок загрузки реагентов и растворителя, методика проведения анализа, аналогичны описанным в примере 1. Отличается природой и массой загрузки гидролизуемого объекта, соотношением масс загрузки и этилцеллозольва, концентрацией вводимого КОН и его избытком, длительностью проведения процесса (перемешивания) τ, характеристиками используемой для нейтрализации избытка щелочи соляной кислоты. Все эти отличия и полученные числа омыления сведены в табл.1 При этом использованы обозначения: Г.О. - гидролизуемый объект; ЛМ, ОМ - льняное и оливковое масло, РЖ, СЖ - рыбий и свиной жир, ОПМ - оксидат подсолнечного масла с условной вязкостью 71 с по вискозиметру ВЗ-4 при 20°С; ОПМ-УС - 55%-ный раствор ОПМ в уайт-спирите.

Таблица 1
Пример №	Г.О.	gм, Г	gЭЦ, г	gЭЦ gМ	Щелочь	τ, мин	Соляная кислота	Ч.О, мг КОН/г
gщ, г	xщ, моль/кг	избыток, %	а, мл	n, моль/л
2	ЛМ	2,0039	1,1422	1:1,75	0,9318	8,8	24,2	4	1,60	1,0	184,8
3	ЛМ	2,0358	1,0179	1:2	0,9100	10,0	35,8	10	2,40	1,0	184,7
4	ЛМ	2,0202	1,3535	1:1,5	1,1026	7,8	29,5	8	1,96	1,0	184,4
5	ОПМ	2,0147	1,0074	1:2	0,9000	10,0	33,1	4	2,24	1,0	188,3
6	ОПМ	2,0157	1,1489	1:1,75	0,8700	10,0	25,4	6	3,52	0,5	193,2
7	РЖ	2,0195	1,0098	1:2	0,8800	10,0	31,3	5	4,20	0,5	186,2
8	РЖ	2,0162	1,1492	1:1,75	1,1538	7,8	30,4	9	4,20	0,5	192,0
9	РЖ	2,0160	1,3507	1:1,5	0,9318	8,8	22,0	3	2,96	0,5	187,0

Продолжение табл. 1.
Пример №	Г.О.	gM, г	gэц, г	gЭЦ gМ	Щелочь	τ, мин	Соляная кислота	Ч.О., мг КОН/г
8щ,г	xщ, моль/кг	избыток, %	a, мл	n, моль/л
10	ОМ: ОПМ (1:1)	2,0691	1,1794	1:1,75	0,8900	10	24,1	6	5,24	0,33	194,5
11	ОМ	2,0375	1,0188	1:2	1,0641	7,8	18,9	6	4,00	0,33	192,2
12	ОМ	2,0615	1,1751	1:1,75	1,0455	8,8	29,6	3	6,36	0,33	193,3
13	ОМ	2,0100	1,3467	1:1,5	0,8500	10,0	24,3	10	5,03	0,33	190,9
14	СЖ	2,0328	1,1587	1:1,75	1,1154	7,8	23,9	5	6,72	0,25	193,8
15	СЖ	2,0383	1,1618	1:1,75	1,0341	8,8	30,0	7	8,40	0,25	192,7
16	СЖ	2,0821	1,1868	1:1,75	1,1410	7,8	24,3	10	6,96	0,25	192,9
17	СЖ	2,0139	1,0070	1:2	1,1026	7,8	23,4	10	6,52	0,25	194,2
18	ОПМ -УС	2,0466	1,0233	1:2	0,4900	10,0	31,7	8	4,72	0,25	102,0

Примеры 19-48

Аппаратурное оформление, порядок загрузки реагентов и растворителя, а также методика проведения анализа аналогичны описанным в примере 1. Гидролизу подвергается соевое масло на предмет оценки воспроизводимости и устойчивости результатов. Полученные данные сведены в табл.2

Таблица 2
Пример №	gМ, г	gэц, г	gЭЦ gМ	Щелочь	τ, мин	Соляная кислота	Ч.О., мг КОН/г
gщ, г	хщ, моль/кг	Избы ток, %	а, мл	n, моль/л
19	2,0456	1,0228	1:2	1,2763	7,13	43,5	10	5,52	0,5	173,9
20	2,0244	1,0122		1,2623		40,2		5,16		177,9
21	2,0100	1,0050		1,2482		38,4		4,94		179,5
22	2,0674	1,0337		1,2903		40,0		5,26		178,3
23	2,0260	1,0130		1,2623		38,9		5,04		179,5
24	2,0292	1,0146		1,2623		37,6		4,92		180,8
25	2,0068	1,0034		1,2482		40,8		5,16		176,7
26	2,0207	1,0104		1,2623		40,4		5,18		178,0
27	2,0273	1,0137		1,2623		40,0		5,14		178,0
28	2,0158	1,0079		1,2623		39,1		5,06		180,1
29	1,9968	0,9984		1,2482		41,0		5,18		177,3
30	2,0341	1,0171		1,2763		41,1		5,30		177,9
31	2,0132	1,0066		1,2623		41,5		5,28		177,3
32	2,0164	1,0082	1,2623	42,2	5,34	176,1

Продолжение табл.2
Пример №	gМ, г	gЭЦ, г	gЭЦ gМ	Щелочь	τ, мин	Соляная кислота	Ч.О., мг КОН/г
gЩ, г	xЩ, моль/кг	избыток, %	а, мл	n, моль/л
33	2,0233	1,0117	1:2	1,2623	7,13	40,6	10	5,20	0,5	177,5
34	2,0041	1,0021		1,2482		41,9		5,26		175,5
35	2,0421	1,0211		1,2763		41,1		5,30		177,2
36	2,0326	1,0163		1,2623		40,6		5,20		176,7
37	2,0368	1,0184		1,2763		40,0		5,20		179,1
38	2,0282	1,0141		1,2623		40,8		5,22		176,8
39	2,0064	1,0032		1,2482		40,8		5,16		176,7
40	2,0132	1,0066		1,2623		38,9		5,04		180,6
41	2,0124	1,0062		1,2623		42,0		5,32		176,8
42	2,0421	1,0211		1,2763		42,0		5,38		176,1
43	2,0243	1,0122		1,2623		41,3		5,26		176,6
44	2,0364	1,0182		1,2763		44,0		5,56		174,1
45	2,0288	1,0144		1,2623		41,7		5,30		175,6
46	2,0162	1,0081		1,2623		44,0		5,50		173,9
47	2,0032	1,0016		1,2482		41,5		5,22		176,2
48	2,0048	1,0024	1,2482	41,5	5,34	174,4

Статистическая обработка данных проводилась с помощью компьютерной программы, созданной на базе Excel. Ч.О.=177,2±0,7%.

Также были определены:

Относительное стандартное отклонение s_r=1,05%

Стандартное отклонение среднего S_x=0,34

Доверительный интервал

при вероятности 0,95 t_sx=0,07%

Положительный эффект предложенного решения

1. Метод прост в исполнении, не требует нагревания и, что самое главное, является быстрым, т.е. вполне может быть использован в кинетических исследованиях и в экспресс практике.

2. Значительно сокращается потребность в органическом растворителе, а следовательно, и затраты на его утилизацию.

3. Упрощаются аппаратурное оформление процесса и техника выполнения анализа.

Способ определения числа омыления путем щелочного гидролиза навески омыляемого вещества в виде растительного масла, природного жира, их смесей, оксидатов и содержащих эти составы композиций водным раствором гидроксида калия с последующим титрованием избытка гидроксида калия соляной кислотой в присутствии индикатора, отличающийся тем, что в цилиндрической пробирке последовательно взвешивают навеску омыляемого вещества, этилцеллозольв и водный раствор гидроксида калия, щелочной гидролиз навески омыляемого вещества проводят в указанной пробирке при комнатной температуре и механическом перемешивании винтовой мешалкой со скоростью 1650 об/мин, концентрации раствора гидроксида калия 7,13-10,0 моль/кг и его избытке 18,9-44,0% по отношению к расчетному значению и массовом соотношении этилцеллозольва с навеской омыляемого вещества 1:2÷1:1,5 в течение 3-10 мин, после чего через специальное отверстие вводят в пробирку несколько капель индикатора-фенолфталеина с последующим титрованием соляной кислотой до исчезновения окраски фенолфталеина и рассчитывают число омыления по формуле

где Ч.О. - число омыления, мг гидроксида калия/г;

g_щ - навеска раствора гидроксида калия, г;

х_щ - концентрация раствора гидроксида калия, моль/кг;

а - число мл соляной кислоты;

n - концентрация соляной кислоты, моль/л;

g_м - навеска омыляемого вещества, г;

56,11 - молекулярная масса гидроксида калия, г/моль.