Способ определения аммонийного азота в твердых веществах
Л. A. Колмакова Г. В. Кузнецова, M. Д. Прохоренко и Л. Я. Круглова (72) Авторы изобретен и я.
Череповецкий филиал Северо:-Западного заочного политехнического института и Череповецкое производственное объединение "Аммофос" (7! ) Заявители
{54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ АММОНИЙНОГО АЗОЧА, В ТВЕРДЫХ ВЕЩЕСТВАХ
Изобретение относится к аналитической химии, а именно к способам определения общего азота, нитратной и аммонийных форм в нитроаммофоске и других твердых веществах, в которых содержание аммонийного азота преобладает над содержанием нитратного.
Известен способ определения общего азота в минеральных удобрени10 ях, в ключа ющий восст ановле ни е нитратного азота сплавом Деварда до аммиачного, отгонку аммиака с водяными парами, его абсорбцию стандартным раствором кислоты и регистрацию тит15 риметрическим методом (1 ).
Однако известный способ сложен своей многостадийностью и длителен.
Известен также способ определения аммонийного азота в твердых,ве.ществах методом Кьельдаля, при этом нитратный азот определяют путем восстановления раствором соли двухвалентного железа $2).
Однако этот спосо6 еще более сложен.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ определения аммонийного азота в твердЫх веществах, включающий термическое разложение пробы в присутствии щелочного реагента в атмосфере инертного газа, поглощение аммиака с последующим его определением одним из известных методов (3).
Однако известный способ не применим для раздельного определения нитратного и аммонийного азота в нитроаммофоске и. дает ошибочные. результаты при определении общего азота, так, как при проведении термолиза нитроаммофоски при температуре 530600ОC а присутствии смеси едкого натра с окисью кальция определяется только аммонийная форма азота. Если раз.ложение нитроаммофоски вести .при
750-800 С в присутствии гидроокиси о
3 9983 лития, то наряду с разложением веществ, содержащих азот в аммонййной форме, частично будут разлагаться вещества, содержащие нитратный азот, что приводит к образованию окислов азота и к искажению результатов определения аммонийного азота.
Целью изобретения явлется повышение точности определения аммонийного азота, а также раздельное определение и нитратного азота °
Поставленная цель достигается тем, что согласно способу определения аммонийного азота в твердых веществах, включающему термическое разложение пробы в присутствии щелочного реагента гидроокиси бария в атмосфере инертного газа при 450S5O С, разложение. второй при 850о
950 С в присутсвии окиси кальция, поглощение аммиака и последующее его определение одним из известных методов. О содержании нитратного азота судят по разности двух определений аммонийного азота.
В присутствии гидроокиси бария при 450-550 С определяют аммонийный азот, а определение нитратной формы азота ведут при 850-950 С в присутствии окиси кальция. 30
Определяют количество выделившегося в обоих случаях аммиака С1 и С в пересчете на массовые проценты азо". та и по значению С судят о содержаниЮ азота в аммонийной форме, а содержание азота в нитратной форме (С )
3$ и общий азот (С находят по формулам
С. = С„ - С и С = С„+ С .
Расчет изобарно-изотермического потенциала реакции Щ <> „ О Ц>Д1 45Я- S Д Ñ CENT>S+, +2И Оф ha(NO ), а также изучение энтальпии образования веществ, входящих в состав нитроаммофоски. и получаемых в результате 45 реакций термолиза, показали, что в интервале температур 450-550 С гидроокись бария связывает нитратный азот до устойчивого при данных условиях соединения нитрата бария, и делает щ возможным определение аммонийной формы азота (С1) в присутствии нитратной. Гидроокись бария выбрана потому, что это довольно сильное основание, нитраты бария не разлагаются при данных условиях, и она> вследствие меньшей своей гигроскопичности и реактивности, более удобна в рабо32 4 те по сравнению с гидроокисями щелочных металлов.
Если термическое разложение пробы вести в интервале температур 850950 С в присутствии окиси кальция, то нитратный азот не связывается окисью кальция, а взаимодействует. с аммонийным азотом с образованием полуокиси азота, выделение и абсорбция которой поглотительным раствором на величйне рН не сказывается . В этом случае величина рН поглотительного раствора изменяется толЬКо за счет абсорбции того аммиака,который выделяется при термолизе нитроаммофоски только потому, что содержание аммонийной формы азота выше содержания нитратной, т.е. B этом случае определяется избыток азота в аммонийной форме (C<)no отношению к нитратному. Тогда количество азота в нитра ной форме (С )можно определить как разность C = C, - C . Если кроме нитратной и аммонийной форм азота, других форм азота в нитроаммофоске нет, то общий азот можно определить как сумму С, = С + С .
На чертеже схематично изображена установка, реализующая предлагаемый способ. .Установка содержит баллон 1 с инертным газом игольчатый вентиль 2, реометр 3, склянки 4 с веществами для очистки инертного газа от киспотных примесей и влаги,. вентили 5, включающие подачу инертного газа в кварцевые трубки, нагревательные печи 6 и 7 типа СНОЛ, нагретые и отрегулированные на температуры разложения пробы, поглотительные ячейки 8 и 9 со стандартным раствором серной кислоты, в которые опущены электроды от рН-метра и импеллеры от магнитных мешалок, двухпоэиционный переключатель 10, позволяющий попеременно одним и тем же рН-метром (П) измерять величины рН поглотительных растворов в ячейках 8 и 9, рН-метр 11 типа рН-340.
Пример.На аналитических весах берут точные навески нитроаммофоски не более,чем 0,2000 г. Одну навеску я равномерно смешивают с одним граммом гидроокиси бария (Ва(ОН) ьН О), другую m - с полграммом окиси кальцйя и помещают в кварцевые лодочки. Лолочка с навеской ш и гидроокисью бария вносится в кварцевую трубку, предS 998 варительно нагретую до 500 С в нагревательной печи 6, а лодочка с навеской m и окисью кальция - в кварцевую трубку, нагретую до 900 С в нагревао тельной печи 7. Концы обеих кварцевых трубок соединены с .одной стороны с поглотительными ячейками 8,9, в которые налито по 100 мп V 0,01 н.раствора Й серной кислоты,с другой - через вентили 5 и очистительные склянки 4 с баллоном аргона 1. Перед определением система проверяется на герметичность и устанавливаются первона чальные значения рН погЛотительных растворов: рН - s поглотительной ячей, ке 8 и рй - в поглотительной ячей-. ке 9. После внесения лодочек в кварцевые трубки через систему пропускают аргон со скоростью не больше, чем 6 л/ч. Газ-носитель вместе с амъ миаком и парами воды, выделившихся при реакциях термического разложения нитроаммофоски в кварцевых трубках, поступает в поглотительные ячейки 8 и 9 соответственно. Аммиак абсорбируется стандартным раствором серной кислоты, вследствие чего значение.рН растворов в поглотительных ячейках изменяется до значения рН> в ячейке 8 и рН4 в ячейке 9. Измене-, ние величины рН поглотительного раствора определяют при помощи рН-метра при постоянном перемешивании раствора. Завершение реакции фиксируется .,по неизменяющемуся, в течение 5—
10 мин значению рН поглотительного раствора. Эти значения рН и используются при расчетах. Содержание аммонийного азота С в нитроаммофоске и пересчете на массовые проценты азота рассчитывают по формуле в
Содержание нитратной формы азота С в пересчете на массовые проценты Ъ находят как 14YN(+40 ") в ° (о Общий азот С определяется как сумма аммонийного и нитратного азота С4=C1ФСЪ(мО (О), Определение аммонийного азота С S (мас.3) Экспериментальные данные: Н=100 мл; И=0,01028 н.раствор; навеска 332 4 Ва(ОН) SH O -1,00 r; в = 0,1021 r; рН,1-2,05, рН =2,43, 6РН = РН -p$2,05-. -2,43=-0,38. газ-носитель- аргон,: температура термолиза 500 С. s Содержание аммонийного азота С, мас.Ф находим по формуле (1). Определение нитратного азота С (мас.3). Экспериментальные!данные: Ф100 мЛ4 >о =100 мл; и =0,01028 н.раствор; навеска СаО 0,50 г; е =0,0921 г; pH=2,02;; рН4=2,15; дрН =2,02-2, 15 =-.0.,13 газ-носитель - аргон; темпера-. тура термолиза 900 С. Содержание нитратной формы азота С (мас.3) находим по формуле (2}. Общий азот находим как С4= С + С = =S,22+4,17=12,39 мас.4. Время на определение аммонийной, 20 нитратной и общей форм азота в нитро" аммофоске составляет 20 мин. В табл. 1 приведены результаты определения. аммонийной, .нитратной и общей форм азота .в различных образцах 2Ю нитроаммофоски. Результаты анализа нитроаммофоски, найденные стандартными методами, были следующие: содержание аммонийного азота С 8,07 мас.3; нитратного С 4,31 мас. ; общего азота по методу Де варда 12,52 мас.Ф. Из табл . 1 видно, что по точности определения предлагаемый способ сог" ласуется со стандартными методами опз ределения азота в нитроаммофоске.Однако предлагаемый способ позволяет значительно сократить время анализа, упростить анализ при определении аэо" . та в различных формах, частично или lo .-полностью автоматизировать его. При определении как аммонийной формы. азота, так и нитратной, восп-. роизводимость способа, найденная при доверительной вероятности в 951, составляет +0,2 мас.ф, коэффициент ва, риации Зь. В табл. 2 приведены результаты, подтверждающие существенность выбранных температурных режимов при определении аммонийной формы азота в нитроаммофоске. Таким образом, предлагаемый спо-. соб позволяет сохранить время определения общего азота, -приблизительно в 10 раз, повысить точность определения и дает возможность раздельного определения аммонийной и нитратной форм азота...998332 Таблица1. Предлагаемый способ Нитратный азот, С, масА Общий азот (метод Деварда),С, мас.l Аммонийный азот (метод Кьельдаля) С„ мас.3) Общий азот СС,+С, мас.3 Нитратный азот С,мас.3 Аммонийный азот С,, мас.3 l1,4 10,6 4,0 3,3 4,3 12,7 11,2 12,6 12,2 7,9 7,8 7,9 8,2 11,3 2,3 12,2 13,2 13 0 Таблица2 Среднее значение аммонийной формы азота, найденной по предлагаемому способу, мас.ь Температура разложения пробы, С Щелочной реагент-гидроокись бария 6,72 150 200 7,02 8,47 450 8,50 8,60 Оптимальный 8,6 8,65 температурныи режим 6, 60 500 600 8,31 700 5,70 Щелочной реагент-окись кальция 5,88 6,67 200 7,6 7,5 8,1 7,2 8,6 7,9 7,5 7,8 7, 9 3,9 4,2 ",3 3,8 4,4 5,1 Среднее значение аммонийной формы азота, найденной по ГОСТ 20851 Л 75-20851.4-75, мас ° 4 11.7 10,8 12,4 11 1 12,8 12,2 11 3 7,6 7,8 8,1 7,6 8,4 Известные способы 3,.3 4,4 4,0 4,1 4 5 3,8 4,3 5,0 998332 Продолжение табл. 2 Температура разложения пробы, о.С Среднее значение аммонийной формы азота, найденной по предлагаемому способу, мас.Ф 6,98 6,96 6,45 5,92 5, 20 400 600 700 Среднее значение аммонийной формы азота, найденной по ГОСТ 20851. 1 75-20851.4-75, мас.3 Формула изобретения 1. Способ определения аммонийно- го азота s тTв еeр д ы х x в eещ еeсcтTв а хx, вклю-. д чающий термическое разложение пробы в присутствии щелочного реагента в атмосфере инертного газа, поглощение .аммиака и последующее его определение одним из известных методов, о тл и ч а ю щ и и с,я тем, что, с целью повышения точности определения аммонийного азота, а. также раздельного определения и нитратного азота, в качестве щелочного реагента исзз пользуют. гидроокись бария и пробу разлагают при 450-550аС, а вторую навеску разлагают при 850-950 С в присутствии окиси кальция. .2. Способ по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что о содержании нитратного азота судят по разности двух определений аммонийного азота. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе . 1. Удобрения минеральные. Методы анализа, ГОСТ 20851, 4-75. М.,с.12"13.; 2. Удобрения минеральные, Методы анализа. ГОСТ 20851, 1-75. М., с.6"8."Порошковая металлургия", т.30, 1965, и 6, с. 53-54.
