Способ получения экспериментальных данных для определения гидрокарбонат-ионов методами кондуктометрического и кислотно-основного титрования



Способ получения экспериментальных данных для определения гидрокарбонат-ионов методами кондуктометрического и кислотно-основного титрования
Способ получения экспериментальных данных для определения гидрокарбонат-ионов методами кондуктометрического и кислотно-основного титрования
Способ получения экспериментальных данных для определения гидрокарбонат-ионов методами кондуктометрического и кислотно-основного титрования
Способ получения экспериментальных данных для определения гидрокарбонат-ионов методами кондуктометрического и кислотно-основного титрования
Способ получения экспериментальных данных для определения гидрокарбонат-ионов методами кондуктометрического и кислотно-основного титрования
Способ получения экспериментальных данных для определения гидрокарбонат-ионов методами кондуктометрического и кислотно-основного титрования
Способ получения экспериментальных данных для определения гидрокарбонат-ионов методами кондуктометрического и кислотно-основного титрования
Способ получения экспериментальных данных для определения гидрокарбонат-ионов методами кондуктометрического и кислотно-основного титрования
Способ получения экспериментальных данных для определения гидрокарбонат-ионов методами кондуктометрического и кислотно-основного титрования
Способ получения экспериментальных данных для определения гидрокарбонат-ионов методами кондуктометрического и кислотно-основного титрования

 


Владельцы патента RU 2562546:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский государственный экономический университет" (ФГБОУ ВПО "УрГЭУ") (RU)

Изобретение относится к области аналитической химии, в частности к анализу минеральных вод на предмет определения гидрокарбонат-ионов объекта исследования. Способ включает титрование пробы минеральной воды кислотным титрантом и измерение сопротивления в растворе кондуктометрической ячейки при добавлении каждой порции титранта, всего до 20 замеров, отличается тем, что в качестве титранта при определении гидрокарбонат-ионов в минеральной воде используют раствор хлористоводородной кислоты (HCl), для этого 10 мл минеральной воды вносят в электрохимическую ячейку с двумя платиновыми электродами со строго зафиксированным между ними расстоянием, затем в электрохимическую ячейку добавляют одну каплю 0,1% индикатора метилового оранжевого, бюретку для титрования заполняют раствором хлористоводородной кислоты (HCl), в электрохимическую ячейку опускают магнитик и включают магнитную мешалку для перемешивания раствора в ячейке, электроды с помощью электрических проводов крокодилами подключают к настольному портативному цифровому LCR-метр ELC-131D прибору и включают его, при титровании получают экспериментальные данные одновременно двумя методами - методом кислотно-основного титрования, основанным на нейтрализации гидрокарбонат-ионов соляной кислотой в присутствии индикатора метилового оранжевого, и кондуктометрическим титрованием, после прибавления каждой порции титранта фиксируют по прибору значение сопротивления (R) анализируемого раствора, что соответствует кондуктометрическому титрованию, а после изменения цвета раствора в присутствии индикатора, а именно перехода розового цвета раствора в желтый, измеряют общий объем титранта (VТЭ) по бюретке (метод кислотно-основного титрования), далее аналогично описанному выше подвергают анализу еще 3 пробы воды каждая объемом 10 мл, причем при определении содержания гидрокарбонат-ионов в питьевых минеральных водах предварительно устанавливают точную концентрацию титранта HCl по буре (натрий тетраборнокислый - Na2B4O7·10Н2О). Достигается ускорение и упрощение анализа. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 8 табл., 5 пр.

 

Предложенное изобретение относится к области аналитической химии, в частности к анализу минеральных вод на предмет определения гидрокарбонатной щелочности объекта исследования.

В аналитической химии известны способы определения гидрокарбонат-ионов титриметрическим методом (ГОСТ) [1] с помощью индикаторов или рН-потенциометрическим (ГОСТ) [1]. Титриметрический метод основан на нейтрализации гидрокарбонат-ионов соляной кислотой в присутствии индикатора метилового оранжевого.

Недостатком этого метода является расход больших объемов исследуемых образцов для проведения анализа.

рН-потенциометрический метод [1] основан на установлении конечной точки титрования по наибольшему изменению величины рН, фиксируемому с помощью стеклянного электрода.

Недостатком этого метода является то, что титрование со стеклянным H-селективным электродом занимает немало времени, так как приходится дожидаться установления стабильного значения потенциала после каждой порции титранта. Метод также требует для проведения анализа достаточно больших объемов исследуемых образцов и продолжительного эксперимента [2].

Наиболее близким техническим решением по способу определения гидрокарбонат-ионов, выбранным в качестве прототипа, является способ проточно-инжекционного кондуктометрического определения гидрокарбонатов в бутилированных питьевых водах различного солевого состава [3]. В выбранном прототипе для определения гидрокарбонат-ионов в минеральных водах предложен обращенный вариант ПИА с использованием в качестве несущего потока анализируемой минеральной воды и инжекции в поток одинаковых аликвот стандартных растворов кислоты различных концентраций. Способ реализуют с помощью установки ПИА блочного типа. Используемая аппаратура включает двухканальный перистальтический микронасос (LBK 2132, Швеция) с низким уровнем пульсации потока жидкости, проточную кондуктометрическую ячейку в тефлоновом корпусе с вольфрамовыми электродами, кондуктометр (модель 5721, Польша), самописец КСП-4 и компенсационное устройство для согласования выходного сигнала кондуктометра со шкалой самописца. Оптимальная скорость потока анализируемой минеральной воды составляет 8 мл/мин. Для проведения единичного определения аналита используют от 50 до 80 мл минеральной воды. Объем дозируемой порции титранта - раствора HCl заданной концентрации, сохраняют неизменным. Реакция между гидрокарбонат-ионами и титрантом проходит в реакционной спирали из силиконовой резины длиной 10 см и внутренним диаметром 3 мм. Изменение удельной электропроводности раствора в кондуктометрической ячейке после инжектирования каждой порции титранта фиксируют на диаграммной ленте самописца в виде симметричного узкого пика. Высота Н последнего возрастает с увеличением степени оттитрованности гидрокарбонатов. Для построения кондуктометрического графика используют билогарифмические координаты «lgH-pC(HCl)», поскольку величины Н (мм) и С(HCl) (моль/л) в ходе эксперимента изменяются на несколько порядков. Точка пересечения двух прямолинейных ветвей кондуктограммы отвечает искомой молярной концентрации (в ед. рС) гидрокарбонат-ионов.

Однако известный способ имеет следующие недостатки. Для анализа в прототипе используется достаточно дорогостоящая установка, требующая опытных операторов. Она включает емкость для анализируемой воды (или раствора сравнения), перистальтический микронасос, устройство для ввода порций титранта, реакционную трубу, кондуктометрическую ячейку, слив, кондуктометр, компенсирующее устройство, самописец. Используются достаточно большие количества исследуемых образцов (от 50 до 80 мл на анализ одной пробы воды), что влияет на расход реактивов. Титрование проводят в реакционной трубе, а не непосредственно в кондуктометрической ячейке, которая служит только для измерения изменения сопротивления после инжектирования каждой порции титранта в пробу в реакционной трубе. Это увеличивает время анализа, так как анализируемый раствор находится определенное время в реакционной трубе, а затем в кондуктометрической ячейке (на 10 экспериментальных замеров в одной пробе воды расходуют около одного часа). Так как для получения достоверных данных требуется провести как минимум анализ из трех проб минеральной воды с последующей статистической обработкой полученных данных, то время анализа значительно увеличивается. Титрант HCl для инжекции готовят разной концентрации от 1·10-6 до 1·10-2 моль/л из исходного раствора с концентрацией 0,1 моль/л HCl. Необходимо учитывать, что предварительно концентрацию исходного раствора титранта 0,1 моль/л HCl тоже нужно установить, например, с использованием тетрабората натрия. Использование дополнительных параметров в анализе, как расчет, разбавление и приготовление растворов разных концентраций с использованием дополнительной химической посуды, также не отменяет появления дополнительных ошибок и увеличения времени общего анализа. Для подтверждения правильности определения гидрокарбонат-ионов методом ПИА используют рН-потенциометрический метод (ГОСТ). Для этого метода также нужна своя установка, свои реактивы и растворы, приготовленные из них, пробы минеральной воды, что дополнительно приводит к удорожанию общего анализа и увеличению времени его проведения. Контроль качества измерений, полученных методом ПИА и рН-потенциометрическим титрованием (рН-метрия), и установление их метрологических характеристик проводят в прототипе «ручным» способом. Однако такой способ расчета достаточно трудоемок и длителен.

Изобретение направлено на повышение экспрессности, уменьшение трудоемкости и повышение экономичности способа.

Это достигается тем, что в способе получения экспериментальных данных для определения содержания гидрокарбонат-ионов методами кондуктометрического и кислотно-основного титрования, включающем титрование пробы минеральной воды кислотным титрантом и измерение сопротивления в растворе кондуктометрической ячейки при добавлении каждой порции титранта (до 20 замеров), согласно изобретению в качестве титранта при определении гидрокарбонат-ионов в минеральной воде используют раствор хлористоводородной кислоты (HCl), для этого 10 мл минеральной воды вносят в электрохимическую ячейку с двумя платиновыми электродами со строго зафиксированным между ними расстоянием, затем в электрохимическую ячейку добавляют одну каплю 0,1% индикатора метилового оранжевого, бюретку для титрования заполняют раствором хлористоводородной кислоты (HCl), в электрохимическую ячейку опускают магнитик и включают магнитную мешалку для перемешивания раствора в ячейке, электроды с помощью электрических проводов крокодилами подключают к настольному портативному цифровому LCR-метр ELC-131D прибору и включают его, при титровании получают экспериментальные данные одновременно двумя методами - методом кислотно-основного титрования (нейтрализация) и кондуктометрическим титрованием, после прибавления каждой порции титранта фиксируют по прибору значение сопротивления (R) анализируемого раствора (кондуктометрическое титрование), а после изменения цвета раствора в присутствии индикатора (розовый цвет раствора переходит в желтый) измеряют общий объем титранта (VТЭ) по бюретке (метод кислотно-основного титрования), далее аналогично описанному выше подвергают анализу еще 3 пробы воды каждая объемом 10 мл (всего 4 пробы каждая объемом 10 мл), причем при определении содержания гидрокарбонат-ионов в питьевых минеральных водах предварительно устанавливают точную концентрацию титранта HCl по буре (натрий тетраборнокислый - Na2B4O7·10Н2О).

Таким образом, реализовано назначение предлагаемого способа: получены экспериментальные данные (R; VТЭ) для определения содержания гидрокарбонат-ионов в минеральных водах.

В развитии предлагаемого способа достигается дополнительно повышение экспрессности, уменьшение трудоемкости и повышение экономичности последующего определения содержания гидрокарбонат-ионов тем, что по экспериментальным данным, полученным одновременно обоими указанными методами, рассчитывают с проведением статистической обработки содержание гидрокарбонат-ионов в анализируемой минеральной воде одновременно по известным математическим соотношениям метода кислотно-основного титрования (ГОСТ), связывающим содержание гидрокарбонат-ионов с измеренным после изменения цвета раствора общим объемом титранта, и по известным математическим соотношениям метода кондуктометрического титрования, связывающим содержание гидрокарбонат-ионов с совокупностью измеренных значений сопротивления анализируемого раствора и соответствующих им объемов титранта.

Указанный расчет содержания гидрокарбонат-ионов в анализируемой минеральной воде по экспериментальным данным объема титранта в точке эквивалентности, полученным одновременно обоими методами, предпочтительно ведут с помощью технических средств вычисления, например с помощью компьютера и компьютерной программы. Компьютерная программа как таковая не является предметом настоящего изобретения. Указанный расчет характеризуется тем, что использует, в частности, нижеприведенные известные соотношения 1-8 (см., например: А.П. Крешков. Основы аналитической химии. Издание второе переработанное. Т. 3. - М.: Изд-во «Химия». 1977. С. 125, с. 280) для расчета объема титранта в точке эквивалентности по измеренным значениям сопротивления (R), которые преобразуются в значения электропроводности (W) раствора, аналогично значениям оптической плотности D для спектрофотометрического титрования.

Электропроводность раствора W представляет собой величину, обратную сопротивлению R раствора

В моменты, достаточно удаленные от точки эквивалентности, реакция проходит количественно. Проводя через соответствующие им точки прямые, можно найти точку эквивалентности графически. Если реакция проходит количественно, кривая титрования имеет вид двух прямых, пересекающихся в точке эквивалентности. Объем VТЭ титранта, пошедшего на титрование до точки эквивалентности (ТЭ), можно рассчитать, решив систему уравнений этих двух прямых относительно общей точки пересечения, которая отвечает точке эквивалентности:

где (2) - уравнение прямой до точки эквивалентности, а (3) - после нее.

Коэффициенты а1, b1, а2, b2 вычисляются по формулам, полученным по методу наименьших квадратов:

В точке эквивалентности

Объем титранта, израсходованного до точки эквивалентности (эквивалентный объем), составляет:

Этот метод расчета эквивалентного объема титранта применим для всех случаев линейных титрований, например кондуктометрического, амперометрического и др. Специалисту понятно, что графические построения могут быть выполнены виртуально, с помощью известных программных методов обработки экспериментальных данных.

Из найденного значения объема титранта получают точную нормальность титранта HCl для каждого метода, используя формулу:

где НТ - точная нормальность титранта (HCl); VТЭ - объем титранта, соответствующий конечной точке титрования в кондуктометрическом методе или ТЭ в кислотно-основном титровании, мл; Н2 - нормальность буры; V2 - объем аликвоты буры в ячейке, мл.

Из найденного значения НТ точной нормальности титранта получают массовую концентрацию X гидрокарбонат-ионов, мг/л, по соотношению:

где 61 - грамм-эквивалент гидрокарбонат-ионов,

VB - объем воды, взятый на анализ, мл (см. указанное соотношение 10 в ГОСТ 23268.3-78, стр. 3).

Технический результат обусловлен тем, что при кондуктометрическом и кислотно-основном титровании в растворе протекает одна и та же кислотно-основная реакция взаимодействия гидрокарбонат-ионов с титрантом HCl, при этом титрование гидрокарбонат-ионов НСО3- (среда щелочная, рН 8,34) идет до H2CO3 (среда кислая, рН раствора равен 4,25). Введение в такой раствор кислотно-основного индикатора метилового оранжевого, меняющего свою окраску при переходе из щелочной среды в кислую (розовая→желтая) и позволяющего тем самым фиксировать точку эквивалентности (ТЭ), а также замерять соответствующий ей (VТЭ) - объем титранта (кислотно-основное титрование), создает условия для одновременного получения экспериментальных данных в одной анализируемой пробе как кондуктометрическим методом анализа, так и методом кислотно-основного титрования. Изменение окраски анализируемого раствора не сказывается на получении экспериментальных данных методом кондуктометрического титрования, так как этот метод можно использовать для проведения анализа в мутных и цветных растворах. Получение экспериментальных данных одновременно двумя методами в присутствии индикатора в пробе минеральной воды обеспечивает достижение основной части технического результата - повышение экспрессности, уменьшение трудоемкости, упрощение и удешевление анализа.

В развитии предложенного способа одновременный расчет содержания гидрокарбонат-ионов по полученным экспериментальным данным обоими методами с помощью известных средств вычисления (например, компьютер с программой обработки данных, математические таблицы, таблицы химических величин и т.д.) обеспечивает дополнительное повышение экспрессности, уменьшение трудоемкости, упрощение и удешевление анализа.

Исследования, проведенные по источникам патентной и научно-технической информации, показали, что заявляемый способ получения экспериментальных данных и определения гидрокарбонат-ионов методами кондуктометрического и кислотно-основного титрования неизвестен в заявляемой совокупности признаков.

На фиг. 1 изображена установка, реализующая предлагаемый способ.

Она включает настольный портативный цифровой LCR-метр ELC-131D (прибор) (1); электрохимическую (кондуктометрическую) ячейку (2) с двумя платиновыми электродами со строго зафиксированным между ними расстоянием (3); магнитную мешалку (4); магнитик (5); бюретку для титрования (6); электрические провода (7) и компьютер (8) (фиг. 1).

Способ осуществляется следующим образом.

Для определения гидрокарбонат-ионов в минеральных водах заполняют бюретку (6) титрантом HCl с точно установленной предварительно концентрацией по буре. В ячейку (2) вносят 5-10 мл выбранной для анализа минеральной воды и 1 каплю 0,1%-ного раствора индикатора метилового оранжевого. На дно ячейки опускают магнитик (5). Включают прибор (1) и нажимают клавишу «L/C/R» 2 раза для выбора режима измерения сопротивления, при этом на дисплее прибора (1) высветится обозначение сопротивления R. Соединяют проводами (7) прибор (1) с ячейкой (2). Для этого одни концы проводов с помощью «крокодилов» присоединяют к электродам ячейки, а другие концы - с помощью штекеров вставляют в измерительные гнезда на передней панели прибора (1). Включают мешалку (4) и перемешивают раствор. Нажимают клавишу - «1 kHz/120 Hz» - для выбора рабочей частоты 1 кГц или 120 Гц и на дисплее прибора (1) появится измеренное значение сопротивления R для исходного анализируемого раствора (минеральная вода).

Полученное значение сопротивления R записывают в таблицу и приступают к титрованию. Для этого к анализируемой пробе добавляют из бюретки (6) порциями титрант (от 0,05 до 0,2 мл) в зависимости от концентрации гидрокарбонат-ионов, указанной в сертификате качества торговой продукции, и определяют после каждой добавленной порции сопротивление (R) раствора в ячейке (2). После добавления каждой порции титранта HCl раствор в ячейке перемешивают, замеряют сопротивление, и все полученные экспериментальные данные записывают в таблицу.

Титрование продолжают до тех пор, пока (в присутствии индикатора) раствор в ячейке не изменит свою окраску из розовой в желтую. В этот момент измеряют общий объем VТЭ по бюретке (6), соответствующий ТЭ при смене окраски индикатора (кислотно-основное титрование), и записывают его также в таблицу. После смены окраски раствора в ячейке (2) делают еще 5-7 замеров сопротивления при титровании, записывая их каждый раз таблицу. Таким образом, результаты всех измерений - сопротивления (R) и соответствующие им объемы (V) титранта и объем по бюретке при смене окраски раствора в ячейке VТЭ - записывают таблицу. Окончив измерения, отключают прибор (1) от ячейки (2), нажав клавишу «power» на приборе (1). Отключают провода (7) от электродов ячейки (2). Содержимое ячейки (2) выливают, а затем ополаскивают ее дистиллированной водой (не потеряв магнитик (5) из ячейки (2)). Затем экспериментальные данные, полученные одновременно с помощью двух методов, обрабатывают в соответствии с соотношениями (1-10), предпочтительно с помощью ПК (8) или других вычислительных средств, и таким образом определяют содержание гидрокарбонат-ионов в минеральной воде одновременно двумя методами - кислотно-основным (ГОСТ) и кондуктометрическим титрованием. Далее проводят статистическую обработку, подвергнув анализу предварительно 3-4 пробы взятой минеральной воды.

Способ иллюстрируется следующими примерами:

- установление точной концентрации титранта HCl с помощью натрия тетраборнокислого (буры);

- анализ лечебно-столовой природной минеральной воды «Рычал-Су» средней минерализации (4,0-5,0 г/л);

- анализ лечебно-столовой природной минеральной воды «Нарзан» маломинерализованной (до 3,0-4 г/л);

- анализ лечебно-столовой природной минеральной воды «Обуховская» слабоминерализованной (до 2,0-2,6 г/л);

- анализ лечебно-столовой природной минеральной воды «Архыз» с низкой минерализацией (0,22 г/л).

Пример 1

Установление точной концентрации титранта HCl с помощью натрия тетраборнокислого (буры).

Для этого 10 мл 0,1М (молярная концентрация эквивалента) раствора буры вносят в электрохимическую ячейку (2) с двумя платиновыми электродами со строго зафиксированным между ними расстоянием (3). Затем в электрохимическую ячейку (2) добавляют одну каплю 0,1% индикатора метилового оранжевого. Бюретку для титрования (6) заполняют раствором с приблизительно 0,1М раствором хлористоводородной кислоты. В электрохимическую (кондуктометрическую) ячейку (2) опускают магнитик (5) и включают магнитную мешалку (4) для перемешивания раствора в электрохимической ячейке (2). Электроды (3) с помощью электрических проводов (7) крокодилами подключают к настольному портативному цифровому прибору - LCR-метр ELC-131D (1) и включают прибор (1). При титровании получают экспериментальные данные одновременно двумя методами - методом кислотно-основного титрования (нейтрализация) и кондуктометрическим титрованием. После прибавления каждой порции титранта фиксируют по прибору значение сопротивления (R) анализируемого раствора (кондуктометрическое титрование), а после изменения цвета раствора в ячейке в присутствии индикатора (розовый цвет раствора переходит в желтый) измеряют объем титранта (VТЭ) по бюретке (метод кислотно-основного титрования). После смены окраски раствора в ячейке (2) делают еще 5-7 замеров сопротивления при титровании, записывая их каждый раз таблицу. По экспериментальным данным, полученным одновременно обоими методами, рассчитывают непосредственно или, предпочтительно, с помощью известных средств вычислений (например, ПК, калькулятор, математические таблицы и т.п.) точную концентрацию титранта HCl для каждого метода, используя формулу:

где НТ - точная нормальность титранта (HCl); VТЭ - объем титранта, соответствующий конечной точке титрования в кондуктометрическом методе или ТЭ в кислотно-основном титровании, мл; Н2 - нормальность буры; V2 - объем аликвоты буры в ячейке, мл.

Концентрацию исходного ~0,1 моль/л раствора HCl уточняют еженедельно. Далее этот раствор HCl с установленной точной концентрацией по буре используется в анализе минеральных вод разной степени минерализации в качестве титранта.

Пример 2

В качестве объекта исследования выбрана лечебно-столовая природная минеральная вода «Рычал-Су» со средней минерализацией (4,0-5,0 г/л) со следующим составом:

Работу выполняют на установке (фиг.1). В качестве титранта при определении гидрокарбонат-ионов в минеральной воде «Рычал-Су» используют раствор хлористоводородной кислоты (HCl), точную концентрация которого устанавливают по буре (пример 1). Для этого 10 мл минеральной воды «Рычал-Су» вносят в электрохимическую ячейку (2) с двумя платиновыми электродами со строго зафиксированным между ними расстоянием (3). Затем в электрохимическую ячейку (2) добавляют одну каплю 0,1% индикатора метилового оранжевого. Бюретку для титрования (6) заполняют раствором хлористоводородной кислоты. В электрохимическую ячейку (2) опускают магнитик (5) и включают магнитную мешалку (4) для перемешивания раствора в электрохимической ячейке (2). Электроды (3) с помощью электрических проводов (7) крокодилами подключают к настольному портативному цифровому LCR-метр ELC-131D (1) и включают прибор (1). При титровании получают экспериментальные данные одновременно двумя методами - методом кислотно-основного титрования (нейтрализация) и кондуктометрическим титрованием. После прибавления каждой порции титранта фиксируют по прибору (1) значение сопротивления (R) анализируемого раствора (кондуктометрическое титрование), а после изменения цвета раствора в присутствии индикатора (розовый цвет раствора переходит в желтый) измеряют общий объем титранта (VТЭ) по бюретке (6) (метод кислотно-основного титрования). После смены окраски раствора в ячейке (2) делают еще 5-7 замеров сопротивления при титровании, записывая их каждый раз таблицу. По экспериментальным данным, полученным одновременно обоими методами, рассчитывают непосредственно или, предпочтительно, с помощью известных средств вычислений (например, ПК, калькулятор, математические таблицы и т.п.) содержание гидрокарбонат-ионов в анализируемой воде «Рычал-Су» одновременно кислотно-основным методом (ГОСТ) и кондуктометрическим титрованием в соответствии с известными из уровня техники соотношениями (1-10). Далее аналогично описанному выше подвергают анализу еще 3 пробы воды «Рычал-Су» каждая объемом 10 мл (всего 4 пробы каждая объемом 10 мл). После получения экспериментальных данных их вводят в ПК, обрабатывают с помощью этой же специальной программы и далее проводят их статистическую обработку.

В табл. 2 представлены данные определения содержания гидрокарбонат-ионов в минеральной воде «Рычал-Су», полученные предложенным способом и обработанные на ПК с помощью специальной программы, действующей в соответствии с соотношениями (1-10).

Расчет показывает, что содержание гидрокарбонат-ионов в минеральной воде «Рычал-Су» в обоих методах не превышают значений, заявленных в сертификате, а погрешность определения находится в пределах 6,9-8,2%. Статистическая обработка данных обоих методов показывает одинаковую воспроизводимость методов, незначимость систематической погрешности и возможность объединения обоих выборок двух методов в одну общую совокупность, причем относительная погрешность измерения в этом случае составляет 8,7%.

Пример 3

В качестве объекта исследования выбрана лечебно-столовая природная маломинерализованная (до 3,0-4,0 г/л) минеральная вода «Нарзан» со следующим составом:

Подготовку, измерения и расчет проводили, как в примере 2, только для анализа брали 3 пробы воды «Нарзан» каждая объемом 10 мл.

Расчет показывает, что содержание гидрокарбонат-ионов в минеральной воде «Нарзан» в обоих методах не превышает значений, заявленных в сертификате, а погрешность определения находится в пределах 4,4-6,5%. Статистическая обработка данных обоих методов показала одинаковую воспроизводимость методов, незначимость систематической погрешности и возможность объединения обоих выборок двух методов в одну общую совокупность, причем относительная погрешность измерения в этом случае составила 7,9%.

Пример 4

В качестве объекта исследования выбрана лечебно-столовая природная слабоминерализованная (до 2,0-2,6 г/л) минеральная вода «Обуховская 1» со следующим составом:

Подготовку, измерения и расчет проводили, как в примере 2, только для анализа брали 4 пробы воды Обуховская 1» каждая объемом 10 мл.

Расчет показывает, что содержание гидрокарбонат-ионов в минеральной воде «Обуховская 1» в обоих методах не превышает значений, заявленных в сертификате, а погрешность определения находится в пределах 8,45-10%. Статистическая обработка данных обоих методов показала одинаковую воспроизводимость методов, незначимость систематической погрешности и возможность объединения обоих выборок двух методов в одну общую совокупность, причем относительная погрешность измерения в этом случае составила 9,87%.

Пример 5

В качестве объекта исследования выбрана лечебно-столовая природная минеральная вода «Архыз» с низкой минерализацией (0,22 г/л) со следующим составом:

Подготовку, измерения и расчет проводили, как в примере 2, только для анализа брали 3 пробы минеральной воды «Архыз» объемом 5 мл, 8 мл и 10 мл.

Расчет показывает, что содержание гидрокарбонат-ионов в минеральной воде «Архыз» в обоих методах не превышает значений, заявленных в сертификате, а погрешность определения находится в пределах 9%. Проверка правильности заявленного способа проводилась путем сопоставления полученных данных метода нейтрализации (кислотно-основное титрование) и кондуктометрического титрования. Сравнение результатов показывает одинаковую воспроизводимость методов, незначимость систематической погрешности и возможность объединения обоих выборок двух методов в одну общую совокупность, т.е. полученные данные обоих методов принадлежат к одной генеральной совокупности, причем относительная погрешность измерения составляет 7,6%.

В качестве компьютерной программы может быть использована любая известная программа математической обработки данных химического эксперимента, настроенная на работу в соответствии с известными соотношениями (1-10). Авторы изобретения также использовали оригинальную программу собственной разработки, действующую в соответствии с известными соотношениями (1-10).

Использование предлагаемого способа получения экспериментальных данных для определения содержания гидрокарбонат-ионов в минеральных водах с последующим определением их содержания с помощью специальной программы на ПК позволяет значительно экономить время, затрачиваемое на общий анализ, в отличие от прототипа, где используемые кондуктометрический анализ и метод сравнения (потенциометрия) проводятся раздельно; уменьшить количество пробы воды на один анализ с 80 мл (прототип) до 5-10 мл; вместо опытных операторов (прототип) использовать в работе на предлагаемой простой установке, например, менее квалифицированных сотрудников (лаборантов и студентов). В развитии предлагаемого способа в отличие от прототипа процесс построения графиков в кондуктометрическом титровании с последующим определением конечной точки титрования (КТТ) и определения соответствующего ей объема титранта, а также определения содержания гидрокарбонат-ионов в минеральных водах одновременно обоими методами может быть полностью автоматизирован. В отличие от прототипа, где использован «ручной», очень трудоемкий способ обработки результатов анализа с применением математической статистики, в предлагаемом способе обработка результатов анализа с применением математической статистики осуществляется с помощью той же специальной программы на ПК. В отличие от прототипа программа на ПК позволяет проводить не только одновременную автоматизированную обработку результатов эксперимента каждого метода с учетом погрешности результата, но и проводить оценку достоверности результата по двум выборкам с использованием объединенной совокупности, что отсутствует в прототипе. Проведение всех расчетов с помощью специальной программы на ПК позволяет повысить эффективность работы пользователя, увеличить скорость расчета и обработки информации, сократить время ручного труда, минимизировать ошибки при проведении расчетов, обусловленные недостаточной квалификацией сотрудников. Таким образом, предлагаемый способ получения экспериментальных данных для определения содержания гидрокарбонат-ионов по сравнению с прототипом позволяет получать экспериментальные данные одновременно двумя методами (кондуктометрическим и кислотно-основным титрованием (ГОСТ).

Источники информации

1. ГОСТ 23268.3-78 Воды минеральные питьевые лечебные, лечебно-столовые и природные столовые. Методы определения гидрокарбонат-ионов (с Изменением №1).

2. Государственный контроль качества минеральной воды и напитков. Справочник ТК по стандартизации. - М.: ИПК Изд-во стандартов, 2003. 840 с.

3. Елипашева Е.В., Куликов П.Н., Сергеева В.П., Сергеев Г.М. Проточно-инжекционный анализ питьевых вод. Кондуктометрическое определение минерализации и гидрокарбонатов. Ж. «Аналитика и контроль». Т. 15, №2, 2011 г., стр. 187-193. (Прототип).

4. А.П. Крешков. Основы аналитической химии. Издание второе переработанное. Т. 3. - М.: Изд-во «Химия». 1977. С. 37, с. 116, с. 125-126, с. 280.

1. Способ получения экспериментальных данных для определения содержания гидрокарбонат-ионов в минеральных водах методами кондуктометрического и кислотно-основного титрования, включающий титрование пробы минеральной воды кислотным титрантом и измерение сопротивления в растворе кондуктометрической ячейки при добавлении каждой порции титранта, всего до 20 замеров, отличающийся тем, что в качестве титранта при определении гидрокарбонат-ионов в минеральной воде используют раствор хлористоводородной кислоты (HCl), для этого 10 мл минеральной воды вносят в электрохимическую ячейку с двумя платиновыми электродами со строго зафиксированным между ними расстоянием, затем в электрохимическую ячейку добавляют одну каплю 0,1% индикатора метилового оранжевого, бюретку для титрования заполняют раствором хлористоводородной кислоты (HCl), в электрохимическую ячейку опускают магнитик и включают магнитную мешалку для перемешивания раствора в ячейке, электроды с помощью электрических проводов крокодилами подключают к настольному портативному цифровому LCR-метр ELC-131D прибору и включают его, при титровании получают экспериментальные данные одновременно двумя методами - методом кислотно-основного титрования, основанным на нейтрализации гидрокарбонат-ионов соляной кислотой в присутствии индикатора метилового оранжевого, и кондуктометрическим титрованием, после прибавления каждой порции титранта фиксируют по прибору значение сопротивления (R) анализируемого раствора, что соответствует кондуктометрическому титрованию, а после изменения цвета раствора в присутствии индикатора, а именно перехода розового цвета раствора в желтый, измеряют общий объем титранта (VТЭ) по бюретке (метод кислотно-основного титрования), далее аналогично описанному выше подвергают анализу еще 3 пробы воды каждая объемом 10 мл, причем при определении содержания гидрокарбонат-ионов в питьевых минеральных водах предварительно устанавливают точную концентрацию титранта HCl по буре (натрий тетраборнокислый - Na2B4O7·10Н2О).

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно по экспериментальным данным, полученным одновременно обоими указанными методами, рассчитывают с проведением статистической обработки содержание гидрокарбонат-ионов в анализируемой минеральной воде одновременно по известным математическим соотношениям метода кислотно-основного титрования, связывающим содержание гидрокарбонат-ионов с измеренным после изменения цвета раствора общим объемом титранта, и по известным математическим соотношениям метода кондуктометрического титрования, связывающим содержание гидрокарбонат-ионов с совокупностью измеренных значений сопротивления анализируемого раствора и соответствующих им объемов титранта.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к медицине и описывает способ идентификации водорастворимого лекарственного вещества путем сравнения с эталоном. Способ характеризуется проведением ионометрии, титрометрии и спектрофотометрии, при этом ионометрические исследования проводят с использованием различных концентраций лекарственного вещества, начиная от насыщенного раствора с уменьшением концентрации идентифицируемого вещества в каждом последующем растворе кратно по сравнению с предыдущим, титрометрические зависимости измеряют в различных концентрациях идентифицируемого лекарственного вещества, начиная от насыщенного раствора с уменьшением концентрации в каждом последующем титруемом растворе ниже, чем в предыдущем, в кратное число раз, титрующий раствор вводят равномерно в течение всего процесса титрования, дополнительное измерение спектрофотометрических зависимостей проводят не менее чем в двух разных концентрациях: насыщенного раствора и разбавленного в 10-20 раз, а измерения спектрофотометрических зависимостей проводят в двух растворителях: бидистиллированной воде и ином растворителе из ряда спиртов.

Изобретение относится к новому соединению - N′-(1-метилэтилиден)гептадекафтороктилкарбоксамидразону формулы (1), которое может найти применение в качестве материала стандартного образца состава для количественного определения фтора в органических соединениях спектрофотометрическим методом.

Изобретение относится к качественному и количественному определению воды во внутренней сфере координационных соединений (КС) и может найти применение в координационной химии и фармации.

Изобретение относится к аналитической химии и может быть использовано в системе контроля за содержанием тиосульфата натрия в растворах. Способ определения тиосульфата натрия в растворах характеризуется введением анализируемой пробы в реакционный сосуд, содержащий соответствующее количество фотогенерированного йода, полученного путем продувания 1-2 минуты воздухом и облучения стабилизированным источником света реакционной смеси, состоящей из 0,5 М раствора йодида калия, ацетатного буферного раствора с pH 5,6 и сенсибилизатора эозината натрия, фиксированием изменения тока в ячейке и по достижении его постоянства повторным продуванием реакционной смеси воздухом в течение 2-3 минут и повторным ее облучением стабилизированным источником света до достижения исходного количества йода в сосуде, фиксированием времени генерации йода, затраченного на восполнение его убыли, определением количества тиосульфата натрия по градуировочному графику по изменению силы тока и времени генерации.

Изобретение может быть использовано в аналитической химии. Для выделения железа (III) из водных растворов используют в качестве первого органического реагента дифенилгуанидин (ДФГ).
Изобретение относится к аналитической химии и может быть использовано для определения концентрации привитых аминогрупп на поверхности минеральных наполнителей.

Изобретение относится к аналитической химии и может быть использовано для определения цинка (II) в технических и природных объектах. Способ заключается в потенциометрическом титровании пробы комплексоном (III) с индикаторным электродом из металлического висмута с буферным раствором при рН 4,1 - 9,0.

Настоящее изобретение относится к аналитической химии и может быть использовано для определения меди (II) в технических объектах. Способ определения меди заключается в прямом потенциометрическом титровании комплексоном (III) при рН от 4,1-9,0 с индикаторным электродом из металлического висмута в ацетатном буферном растворе.

Настоящее изобретение относится к аналитической химии и может быть использовано для определения свинца(II) в технических объектах. Способ определения свинца заключается в потенциометрическом титровании пробы комплексоном(III) с индикаторным электродом из металлического висмута с буферным раствором при рН 3,5-9,0.

Изобретение относится к исследованию и анализу материалов и может быть использовано для определения структурного состояния талой воды в разное время после таяния.

Изобретение относится к аналитической химии азота, в частности к определению общего азота в сельскохозяйственном сырье и продуктах его переработки. Способ характеризуется тем, что предусматривает термическое кислотное разложение пробы растительного образца, кратное разбавление пробы до содержания аммонийного азота не более 1000 мг/дм3 и выполнение анализа методом капиллярного электрофореза в кварцевом капилляре, эффективной длиной 0,5 м, внутренним диаметром 75 мкм с получением электрофореграммы, причем общий азот определяют по содержанию аммонийного азота и остаточному содержанию нитрат- и нитрит- ионов, причем для определения аммонийного азота используют водный раствор ведущего электролита, содержащий бензимидазол, 18-краун-эфир-6, сульфат натрия при положительном напряжении на капилляре 12 кВ и длине волны детектирования - 254 нм, а для определения методом капиллярного электрофореза остаточного содержания нитрат- и нитрит-ионов применяют водный раствор ведущего электролита, содержащего хромат калия, уротропин и Трилон Б при отрицательном напряжении на капилляре 14 кВ и длине волны детектирования -254 нм.

Группа изобретений относится к медицине, косметологии, производству продуктов питания, витаминов, БАДов, лекарственных средств и описывает варианты устройства для реализации неинвазивного потенциометрического определения оксидантной/антиоксидантной активности биологических тканей, включающего прибор для измерения потенциалов и двухсторонний электрод, выполненный в виде пластины с одинаковыми рабочими поверхностями, покрытыми электропроводящим гелем, содержащим медиаторную систему.

Использование: для исследования процессов массопереноса и для определения коэффициентов диффузии растворителей в изделиях из ортотропных капиллярно-пористых материалов в строительной, химической и других отраслях промышленности.
Изобретение относится к медицине, а именно к лабораторной диагностике, и предназначено для исследования глюкозы и общего белка в сыворотке крови. Способ предусматривает для исследования сыворотки крови применять биполярный метод поличастотной электроимпедансометрии с определением модульного значения импеданса (|Z|) и фазового угла (φ) на частотах 20, 98, 1000, 5000, 10000, и 20000 Гц переменного электрического тока малой мощности с помощью программно-аппаратного комплекса, оснащенного программой для ЭВМ «БИА-лаб Композитум», при этом проводят измерение в микрокамере объемом 50 мкл, при этом программа автоматически рассчитывает концентрацию общего белка, глюкозы, хлоридов и двухвалентных ионов в сыворотке крови на основании решения системы математических уравнений, а результат отображается на дисплее и может быть распечатан на принтере.

Изобретение относится к области аналитической химии и может быть использовано для автоматического или экспресс-анализа в лабораторных или промышленных условиях.

Изобретение относится к электрохимическому процессору, включающему: a) первый электрод и второй электрод, каждый из которых имеет первую и противоположно расположенную вторую поверхности, причем первый электрод и второй электрод имеют различные электродные потенциалы и физически отделены друг от друга в направлении оси X, b) электролит, который покрывает по меньшей мере часть первой поверхности первого электрода и часть первой поверхности второго электрода в направлении оси Y и электрически соединяет указанный первый электрод со вторым электродом.

Изобретение относится к области аналитической химии. Способ характеризуется тем, что электрохимически концентрируют бензойную кислоту на поверхности графитового электрода в течение 90 с при потенциале электролиза (-0,500) В на фоне 0,1 моль/л натрия гидрофосфата, затем регистрируют поляризационные кривые при линейной скорости развертки потенциала 25 мВ/с и по высоте пика в диапазоне потенциалов 0,5-1,6 В относительно хлорсеребряного электрода определяют концентрацию бензойной кислоты.

Устройство для определения концентрации кислорода и водорода в газовой среде относится к средствам измерительной техники и может быть использовано для контроля параметров газовых сред, в частности содержащих кислород и водород.

Изобретение относится к области аналитической химии и может быть использовано для одновременного определения содержания ионов Cu(II), Pb(II), Fe(III) и Bi(III) в различных матрицах.

Изобретение относится к медицине и описывает способы для определения концентрации аналита в пробе, приборы и системы, используемые в связи с ними. В одном из вариантов осуществления изобретения способ включает обнаружение содержащей аналит пробы, введенной в электрохимический сенсор, содержащий два электрода в разнесенной конфигурации; реагирование аналита с вызыванием физического превращения аналита между двумя электродами; измерение выходов тока на дискретных интервалах для выведения времени заполнения сенсора пробой и емкости сенсора с пробой; определение первого значения концентрации аналита по выходам тока; расчет второго значения концентрации аналита по выходам тока и первому значению концентрации аналита; корректировку второго значения концентрации аналита на влияния температуры для обеспечения третьего значения концентрации аналита; корректировку третьего значения концентрации аналита как функции времени заполнения сенсора для обеспечения четвертого значения концентрации аналита; и корректировку четвертого значения концентрации аналита как функции емкости для обеспечения конечного значения концентрации аналита. Изобретение обеспечивает более точное определение концентрации аналита в пробе. 7 н. и 66 з.п. ф-лы, 21 ил., 6 пр., 4 табл.
Наверх