Способ одновременного выделения кислорода и углерода из органических веществ

 

Союз Советских

Соцналистииеских

Республик

ОПИСАНИЕ

И ЗОБРЕТЕ Н ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДИТИДЬСТВУ (и) 57173 1 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) ЗаивлЕно 26.03. 75(21) 211723 2/25-26 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликоваио05 09 77.Бюллетень №33 (45) Дата опубликования описания 15.10.77 (51) М. Кл. т 01 N 1/28

CT 01 М 31/00

С 01 B 13/00

С 01 В 31/00 (53) УДК 543.272.1:

:543. 272.6 (088.8) Гааударатвеннмй иамитет

Совета Миниатроа СССР аа делам изобретений н открытий

В, Ф. Суховерхов, Л. Г. Подзолко и В. И. Устинов (72) Авторы изобретения

Ордена Ленина институт общей и неорганической химии им. Н. С. Курнакова. (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОДНОВРЕМЕННОГО ВЫДЕЛЕНИЯ

КИСЛОРОДА И УГЛЕРОДА ИЗ

ОРГА НИЧ ЕСКИ Х ВЕЩЕСТВ

Изобретение относится к области органической и аналитической химии, а также к химии изотопов, в частности, к разработке способов одновременного выделения кислорода и углерода из органических веществ в виде свободных элементов (0 ) или летучих соединений (СТ ) и может быть ис4 пользовано в количественном химическом анализе, при изучении механизмов реакций в органическом синтезе и в изотопной массспектрометри и.

Известны способы определения углерода в органических соединениях, основанные на их термическом окислении кислородом при о температурах 750-950 С с применением или без применения катализаторов, Углерод при этом выделяется в форме СО>, а затем улавливается в поглотительных аппаратах и определяется по их привесу.

Количество кислорода, содержащегося в органическом веществе, в большинстве случаев определяют косвенно как разницу от 100% суммы всех других элементов, Известен способ прямого определения кислорода в органических веществах, заключающийся в восстановлении продуктов термического разложения образца, сначала до о окиси углерода при 1150 накаленным углем, а затем пятиокисью иода до двуокиси ауглерода, количество кислорода определяют ио убыли в весе пятиокиси иода или по количеству СО-, или иода.

Недостатком этих способов является многостадийность, необходимость применет0ния высоких температур и невозможность одновременного определения кислорода и углерода из одной пообы.

Наиболее близким техническим решением является способ одновременного выделения та кислорода и углерода пз органических соединений в форме О> и CT 4 и последующего их определения газохроматографическим методом, заключающийся в TGM что кислородсодержашее органическое соединение из класоО са спиртов или диоксан подвергают фторированию элементарным фтором при температуо ре 80 С в реакционном сосуде, предварительно заполненном избытком фтора. Исходный фтор получают в специальном генера торе. Ввод пробы в реактор осуществляют

571731

3 путем инжектирования жидкого образца с помощью микрошприца, По окончании реакции в сосуде образуется смесь газов, состоящая из избытка фтора, тетрафторида углерода,фтористого водорода и кислорода. Избыток фтора конвертируют в хлор в реакционной колонке, заполненной хлористым калием а затем вместе с HF улавливают при 80 С в адсорбционных колонках, заполненных твердой гидроокисью натрия и активиро- 1О ванным углем . Кислород и четырехфтористый углерод анализируют газохроматографическим методом.

Недостатками этого способа являются сложность получения и оч. "тки фтора, ис- )5 пользуемот о для фторирования исследуемых веществ, необходимость в сложном аппаратурном оформлении процесса, ограниченность круга исследуемых объектов вследствие невозможности введения в реактор О

1твердых образцов, Кроме того, известный способ не предусматривает выделения каждого из газов (0 ) или (CF4) в отдельности для последующего физико-хймического исследования. 25

Ilenb изобретения — упростить процесс и расширить круг анализируемых объектов, т.е. разработать простой способ выделения кислорода и углерода из одной пробы вещества, взятого в любом агрегатном состоянии: жидком, твердом или в виде газа.

Это достигается способом одновременного выделения кислорода и углерода из органических веществ обработкой исследуемого 35 образца избытком фторирующего агента.

Отличительным признаком способа является использование пентафторида хлора в качестве фторирующего агента.

Пентафторид хлора — жидкость с темпера-40 о турой кипения — 14 С и плавления — 90 С, легко может быть очищен от примесей, имеется в готовом виде и может храниться при комнатной температуре и давлении около 3 атм сколь угодно долго. 45

Процесс выделения кислорода и углерода из органических соединений, основанный на использовании в качестве фторируюшего реагента пентафторида хлора, является экономически более выгодным и целесообразным за счет упрощения экспериментальной методики, уменьшения общей стоимости используемого оборудования и расширения возможных областей применения.

Пример 1. Навеску 18 мг бензохинона помещают в никелевом тигле в герметично закрывающийся ректор из монельметалла емкостью 100 см, Реактор гермео тизируют, охлаждают до 0 для снижения

60 летучести бензохинона и производят его

4 вакуумирование до 10 мм. рт. ст. Реактор соединен с дозатором пентафторида хлора и контейнером для его хранения металлической вакуумной линией, снабженной вакуумметром. Реактор подсоединен также через вентиль с коваровым переходом, к стеклянной части установки, снабженной устройством для перекачки газов и измерения их объемов.

После вакуумирования реактора и соединенных с ним частей установки производят дозирование С3 Р в соответствии с 1 0 /о-ным избытком к стехиометрии реакции. При этом реактор отсечен вентилем от остальной части установки. Конкретно на взятую навеску вещества берется 167,5 мг (10оо-ный избыток) пентафторида хлора, отмеряемых по объему дозатора. В конкретном случае объем дозатора равен объему реактора. Реактор охлаждают до температуры жидкого азота и открывают запирающий его вентиль. При этом пары СЕТ конденсируются на стенках реактора. За ходом конденсации наблюдают по паденик давления в вакуумметре. По окончании конденсации СЕТ реактор вновь перекрывают вентилем и производят его размораживание до комнатной температуры, при о температуре около — 20 происходит реакция, что проявляется в характерном хлопке, после чего температуру реактора с поо мощью теплой воды доводят до +30 и выдерживают ее в течение 15 мин. Затем реактор вновь охлаждают до температуры жидкого азота и производят перекачку кислорода в измерительную часть установки.

Перекачку газа осуществляют сначала в лоз вушку емкостью 20 см, заполненную сухим силикагелем, которую также охлаждают при этом жидким азотом. Во время перекачки газа вентиль, соединяющий стеклянную часть с реактором, открыт. За ходом перекачки газа следят по падению давления в ртутном манометре. По окончании перекачки газа калиброванный измерительный объем отсекают от остальной части установки, снимают охлаждение с ловушки с силикагелем, выравнивают температуру с комнатной и измеряют объем выделившегося газа (3,7 мл), тем самым производя количественный анализ кислорода, После этого аналогичным путем отбирают пробы газа в специальные ампулы для проведения изтотопного масс-спектрального анализа, если это необходимо. Аналогично перекачивают в измерительную часть установки тетрафторид углерода (22,4 мл). Температуру реактора при этом поддерживают в пределах минус . о

170-180 . Все операции, связанные с измерением количества выделившегося СТ< и отбором пробы для изотопного масс-спектро571731

Состав®тель Ю. Куценко

Редактор Г. Кузьмина ТехредМ. Левицкая Корректор А. Лакида

Заказ 3023/30 Тираж 1101 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 5, .Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 метрического анализа, аналогичны описанным выше для кислорода.

Пример 2. Навеску 50 мгой -нафтохинона помешают в монелевый реактор и обрабатывают 147,5 мг пентафторида хлора, как указано выше в примере 1. Реактор, по окончании реакции, охлаждают жидким кислородом и производят совместную перекачку выделившихся кислорода и четырехфтористого углерода в стеклянный сборник р и измеряют с помощью ртутного манометра общее количество смеси газов (0 и CF<)24,6 мл, Затем с помощью хроматографического дозатора отбирают пробу и производят хроматографический количественный 1б анализ кислорода и четырехфтористого углерода в испытуемом образце. Другое окончание анализа может быть осуществлено с помощью масс-спектрометра для проведения изотопного анализа определяемых компонентов.

Формула изобретения

Способ одновременного выделения кислорода и углерода из органических веществ обраб откой иссле дуемого образца избытком фторирующего агента, преимущественно для последующего аналитического определения их количеств, отличающийся тем, что, с целью упрощения процесса и расширения круга анализируемых объектов, в качестве фторирующего агента используют пентафторид хлора.