СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЖИРНЫХ КАРБОНОВЫХ КИСЛОТ C- C И ИХ СМЕСЕЙ Российский патент 1994 года по МПК G01N21/78 

Изобретение относится к аналитической химии, а именно к способам определения жирных карбоновых кислот.

Известны потенциометрические способы количественного определения жирных карбоновых кислот, в частности способы кислотно-основного титрования в неводных средах (1-3). Недостатком их является малая чувствительность (1˙10^-3 моль/л).

Известен также хроматографический метод определения жирных карбоновых кислот (4-5). Однако этот метод трудоемок, обладает плохой воспроизводимостью, требует сложного оборудования. Кроме того, карбоновые кислоты перед анализом обычно переводят в сложные эфиры, что связано с дополнительными затратами времени и реактивов.

Известен ряд способов экстракционно-фотометрического определения жирных карбоновых кислот (6-7), основанных на использовании солей высших четвертичных аммониевых оснований (ЧАО) с кислотными красителями (пикриновой кислотой, 2,4-динитрофенолом). Однако данные способы обладают недостаточной чувствительностью при определении карбоновых кислот с ограниченной гидрофобностью (с числом углеродных атомов меньше 10).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому способу является способ количественного определения жирных карбоновых кислот с использованием толуольных растворов солей высших ЧАО, содержащих 32-45 углеродных атомов, с кислотным красителем крезоловым красным (8). Он заключается в обработке исследуемого раствора кислоты раствором соли высшего ЧАО с крезоловым красным в толуоле. При этом протекает анионообменная реакция:
R₄N⁺К^-_Рорг+A_в^- R₄N⁺K-Р

В водную фазу вытесняются окрашенные анионы красителя, количество которых пропорционально исходной концентрации анионов определяемой кислоты. Однако этот способ не позволяет определять карбоновые кислоты с числом углеродных атомов меньше 8, а также их смеси.

Целью настоящего изобретения является повышение чувствительности способа определения жирных карбоновых кислот с числом атомов углерода меньше 8 (С₅-С₇), а также содержащих их смесей.

Поставленная цель достигается описываемым способом определения жирных карбоновых кислот и их смесей путем их экстракции из слабокислых сред толуольно-спиртовым раствором (1-2 об. % спирта), обработки экстракта толуольным раствором соли ЧАО с п-нитрофенолом и последующего фотометрирования. При этом протекает процесс вытеснения п-нитрофенолят-анионов анионами карбоновой кислоты из ионного ассоциата с катионом ЧАО по схеме
R₄N⁺К^-_Рорг+A_орг R₄N⁺K-Р

В результате оптическая плотность раствора соли ЧАО с п-нитрофенолом снижается по сравнению с исходной, и это снижение соответствует концентрации кислоты, т. е. концентрацию кислот определяют по убыли оптической плотности органической фазы по сравнению с оптической плотностью исходного раствора соли ЧАО с п-нитрофенолом.

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что заявляемый способ определения жирных карбоновых кислот отличается от известного использованием в качестве органического растворителя анализируемой пробы толуольно-спиртовой смеси, в качестве четвертичной аммониевой соли - соли ЧАО с п-нитрофенолом, а концентрацию кислот определяют по убыли оптической плотности раствора соли ЧАО с п-нитрофенолом по сравнению с исходной. Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию "новизна".

Анализ известных способов определения жирных карбоновых кислот показывает, что использование солей высших четвертичных аммониевых оснований с п-нитрофенолом и проведение процесса в толуольно-спиртовом растворе в литературе не описано и позволяет применить экстракционно-фотометрический способ для анализа низших кислот. Таким образом, заявляемое решение соответствует критерию "существенные отличия".

В качестве спирта может использоваться гексанол или гептанол. Добавки более низких спиртов сильно снижают коэффициент экстинкции, а следовательно, и чувствительность способа. Более высокие спирты содержат примеси гидрофобных кислот, которые искажают результаты определения. Оптимальное содержание спирта в толуоле составляет 1-2 об. % . При меньших содержаниях спирта для концентраций кислоты > 5 ˙10^-5 моль/л снижается коэффициент экстинкции и калибровочный график приобретает криволинейную форму. При содержаниях спирта >2% происходит снижение коэффициента экстинкции во всем диапазоне концентраций определяемых кислот.

Проведение процесса в сильнокислых средах (<3) приводит к уменьшению точности определения.

Построение калибровочного графика для определения жирных карбоновы кислот и их смесей.

Калибровочный график строят для любой из карбоновых кислот С₅-С₁₆. Для построения калибровочного графика необходимо приготовить стандартный толуольный раствор карбоновой кислоты с концентрацией 5˙10^-4 моль/л. Затем в пробирки с пришлифованными пробками вносят по 2 мл толуольного раствора соли ЧАО с п-нитрофенолом (1˙10^-3 моль/л), 5 мл толуольно-гексанольной смеси (2 об. % гексанола) и переменное количество стандартного раствора карбоновой кислоты (от 0,2 до 2,0 мл), объем фазы доводят до 10 мл толуолом. В отдельной пробирке ставят холостой опыт (без карбоновой кислоты). Измеряют величину убыли оптической плотности по сравнению с холостым опытом в кювете 0,3 см при длине волны 420 нм. Строят калибровочный график вы координатах величина убыли оптической плотности - концентрация карбоновой кислоты ( ε= 12000).

Методика проведения анализа образца, содержащего смесь жирных карбоновых кислот.

Перед проведением анализа производят экстракцию карбоновых кислот из анализируемого раствора, подкисленного серной кислотой до слабокислой реакции, толуольно-гексанольной смесью (2 об. % гексанола). Затем в пробирку вносят 2 мл соли ЧАО с п-нитрофенолом, 5 мл экстракта и доводят объем до 10 мл толуолом. Измеряют величину убыли оптической плотности по сравнению с холостым опытом в кювете 0,3 см при длине волны 420 нм. Концентрацию кислот определяют по калибровочному графику. Если полученная величина разности оптических плотностей <0,1, следует взять кювету толщиной 1 см. При этом также увеличится чувствительность способа.

Способ применим для определения как индивидуальных кислот С₅-С₁₆, так и их смесей в любых соотношениях. Примеры определения приведены в таблице. (56) Авторское свидетельство СССР N 1019299, кл. G 01 N 21/78, 1983.

Авторское свидетельство СССР N 1525556, кл. G 01 N 21/78, 1989.

Использование - в аналитической химии. Сущность изобретения: состоит в экстракции кислот из слабокислых сред смесью толуола и 1 - 2 проц. об. гексанола или гептанола обработки экстракта толуольным раствором соли высшего четвертичного амониевого основания (ЧАО) с п-нитрофенолом и последующего фотометрирования. Концентрацию кислот определяют по убыли оптической плотности органической фазы по сравнению с оптической плотностью исходного раствора соли ЧАО с п-нитрофенолом. 1 табл.

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЖИРНЫХ КАРБОНОВЫХ КИСЛОТ C₅-C₇ И ИХ СМЕСЕЙ, включающий экстракцию кислот органическим растворителем, обработку экстракта толуольным раствором соли высшего четвертичного аммониевого основания с красителем и измерение оптической плотности экстракта, отличающийся тем, что экстракцию ведут из слабокислой среды смесью толуола и 1 - 2% от гексанола или гептанола, в качестве красителя используют п-нитрофенол и концентрацию кислот определяют по величине изменения оптической плотности органической фазы по сравнению с оптической плотностью раствора соли четвертичного аммониевого основания с п-нитрофенолом.