СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ БЕНЗОЛА И ЕГО МЕТИЛЬНЫХ ПРОИЗВОДНЫХ Российский патент 1996 года по МПК G01N21/78 

Изобретение относится к аналитической химии, а именно к способам определения бензола и его метильных производных, и может быть использовано в практике центральных заводских лабораторий, аналитических лабораторий химических предприятий, санитарно-эпидемиологической службы. Способ относится к числу массовых.

Известен способ определения углеводородов, в том числе бензола и его метильных производных, заключающийся в обработке анализируемых соединений хлоридом сурьмы (III) в среде безводного хлороформа с последующим фотометрированием образующегося окрашенного раствора [Коренман И.М. Фотометрический анализ. Методы определения органических соединений. М. Химия, 1970, с. 286 288.

Способ характеризуется малой селективностью.

Известен способ определения ароматических углеводородов, заключающийся в обработке анализируемого вещества смесью равных объемов дымящей азотной и ледяной уксусной кислот, нагревании реакционной смеси в течение 5 минут при 100^oС и выпаривании досуха в вакууме с последующим растворением остатка в диметилформамиде, обработкой водным раствором тетраэтиламмония и фотометрированием образующегося окрашенного раствора [Коренман И.М. Фотометрический анализ. Методы определения органических соединений. М. Химия, 1970, с. 142.

Способ отличается недостаточно высокой селективностью.

Наиболее близким по техническому решению и достигаемым результатам является способ определения ароматических углеводородов путем обработки анализируемой пробы смесью концентрированных азотной и серной кислот, разбавления анализируемой смеси водой, нейтрализации раствором щелочи, экстракции метилэтилкетоном, отделения органического экстракта с последующей его обработкой концентрированным раствором гидроксида натрия и измерением оптической плотности образующегося окрашенного раствора [Коренман И. М. Фотометрический анализ. Методы определения органических соединений. М. Химия, 1970, с. 140 142.

Способ малоселективен по отношению к бензолу и его метильным производным. Он не позволяет определять бензол и его метильные производные в присутствии различных классов органических соединений: моно- и бициклических терпенов (камфоры, 2-(1-метилэтил)-5-метилциклогексанола), D-(-)-трео-1-(4-нитрофенил)-2-дихлорацетиламинопропандиола-1,3, нитропроизводных бензола (нитробензола, 1,3-динитробензола), 2,4-динитротолуола, гидрохлорида пиридоксина, 5-этил-5-фенилбарбитуровой кислоты, производных 6-аминопенициллановой кислоты (6-(бензилацетамидо)-пенициллановой кислоты, 6-( α -карбоксифенолацетамидо)-пенициллановой кислоты, 3-фенил-5-метил-4-изоксазолилпенициллина, бензойной кислоты, салициловой кислоты, 2-окси-4-аминобензойной кислоты.

Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение селективности определения.

Поставленная задача достигается с помощью предлагаемого способа, который заключается в том, что анализируемую пробу обрабатывают 5%-ным раствором оксида ртути (II) в 60%-ной азотной кислоте при 100^oC, к реакционной смеси прибавляют раствор гидроксида натрия до рН 5 6, обрабатывают раствором хлорида 2,3,5-трифенилтетразолия, экстрагируют трихлорметаном, окрашенный экстракт отделяют, к экстракту прибавляют этанол в количестве 20% от общего объема образующегося раствора, а раствор фотометрируют.

Сопоставительный анализ заявляемого решения и прототипа показывает, что заявляемый способ отличается от известного тем, что в качестве неорганического реагента используется 5%-ный раствор оксида ртути (II) в 60%-ной азотной кислоте, обработка реагентом проводится при 100^oC, щелочь прибавляется к реакционной смеси до рН 5 6, перед экстракцией реакционную смесь обрабатывают раствором хлорида 2,3,5-трифенилтетразолия, экстракцию осуществляют трихлорметаном, окрашенный экстракт отделяют, а перед фотометрированием к экстракту прибавляют этанол в количестве 20% от общего объема образующегося раствора, т.е. заявляемое техническое решение соответствует критерию "новизна".

Сравнение заявляемого решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники не позволили выявить в них признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого решения критерию "существенные отличия".

Способ осуществляется следующим образом: анализируемую пробу обрабатывают 5%-ным раствором оксида ртути (II) в 60%-ной азотной кислоте при 100^oC, к реакционной смеси прибавляют раствор гидроксида натрия до рН 5 6, обрабатывают раствором хлорида 2,3,5-трифенилтетразолия, экстрагируют трихлорметаном, окрашенный экстракт отделяют, к экстракту прибавляют этанол в количестве 20% от общего объема образующегося раствора, а раствор фотометрируют.

Способ иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1.

Определение бензола.

1. Качественное определение.

Около 2 мг бензола растворяют в 0,5 мл ледяной уксусной кислоты, прибавляют 2,5 мл 5%-ного раствора оксида ртути (II) в 60%-ной азотной кислоте и нагревают реакционную смесь на водяной бане при 100^oC в течение 10 мин. По истечении указанного времени к реакционной смеси прибавляют 1 мл воды, 16 мл 10% -ного раствора гидроксида натрия и 3 мл 0,1%-ного раствора хлорида 2,3,5-трифенилтетразолия. Полученный раствор экстрагируют 8 мл трихлорметана, экстракт отделяют и разбавляют этанолом до объема 10 мл. Раствор имеет желтое окрашивание. Чувствительность реакции 1 мкг/мл.

2. Количественное определение.

Построение калибровочного графика.

В четыре пробирки вносят 0,05, 0,1, 0,2, 0,3 мл 0,2%-ного раствора бензола в ледяной уксусной кислоте, соответственно 0,45, 0,4, 0,3, 0,2 мл ледяной уксусной кислоты и по 2,5 мл 5%-ного раствора оксида ртути (II) в 60%-ной азотной кислоте. Содержимое пробирок нагревают на водяной бане при 100^oС в течение 10 минут. По истечении указанного времени в каждую пробирку прибавляют 1 мл воды, 16 мл 10%-ного раствора гидроксида натрия и переносят образующийся раствор в делительную воронку. К содержимому воронки добавляют 3 мл 0,1%-ного раствора хлорида 2,3,5-трифенилтетразолия и экстрагируют полученный раствор дважды порциями трихлорметана по 10 мл каждая. Извлечения сливали в мерную колбу вместимостью 25 мл, куда предварительно вносили 5 мл этанола. Содержимое колбы доводят до метки трихлорметаном и измеряют оптическую плотность окрашенного раствора на фотоэлектроколориметре КФК-2 при длине волны 400 нм (светофильтр N 3) в кювете с толщиной рабочего слоя 50 мм. Измерения проводят на фоне раствора, полученного в контрольном опыте. По результатам измерений оптической плотности серии стандартных растворов строят калибровочный график и рассчитывают его уравнение, которое в данном случае имеет вид:
D 0,03523 C 0,02178,
где D оптическая плотность, С концентрация определяемого вещества в фотометрируемом растворе в мкг/мл.

Методика определения.

Около 0,05 г бензола (точная навеска) растворяют в ледяной уксусной кислоте в мерной колбе вместимостью 25 мл и доводят содержимое колбы до метки ледяной уксусной кислотой. 0,2 мл полученного раствора вносят в пробирку, туда же прибавляют 0,3 мл ледяной уксусной кислоты и дальнейшие операции осуществляют по схеме, описанной для построения калибровочного графика. Результаты шести определений и метрологические характеристики представлены в таблице 1.

Пример 2
Определение метилбензола.

1. Качественное определение.

Около 2 мг метилбензола растворяют в 0,5 мл ледяной уксусной кислоты, прибавляют 2,5 мл 5% -ного раствора оксида ртути (II) в 60%-ной азотной кислоте и нагревают реакционную смесь на водяной бане при 100^oC в течение 5 минут. По истечении указанного времени к реакционной смеси прибавляют 1 мл воды, 16 мл 10% -ного раствора гидроксида натрия и 3 мл раствора хлорида 2,3,5-трифенилтетразолия. Полученный раствор экстрагируют 8 мл трихлорметана, экстракт отделяют и разбавляют этанолом до объема 10 мл. Раствор имеет желтое окрашивание. Чувствительность реакции 1 мкг/мл.

2. Количественное определение.

Построение калибровочного графика.

В четыре пробирки вносят 0,05, 0,1, 0,2, 0,3 мл 0,2%-ного раствора метилбензола в ледяной уксусной кислоте, соответственно 0,45, 0,4, 0,3, 0,2 мл ледяной уксусной кислоты и по 2,5 мл 5%-ного раствора оксида ртути (II) в 60% -ной азотной кислоте. Содержимое пробирок нагревают на водяной бане при 100^oC в течение 5 минут. По истечении указанного времени в каждую пробирку прибавляют 1 мл воды, 16 мл 10%-ного раствора гидроксида натрия и переносят образующийся раствор в делительную воронку. К содержимому воронки добавляют 3 мл 0,1%-ного раствора хлорида 2,3,5-трифенилтетразолия и экстрагируют полученный раствор дважды порциями трихлорметана по 10 мл каждая. Извлечения сливают в мерную колбу вместимостью 25 мл, куда предварительно вносят 5 мл этанола. Содержимое колбы доводят до метки трихлорметаном и измеряют оптическую плотность окрашенного раствора на фотоэлектроколориметре КФК-2 при длине волны 400 нм (светофильтр N 3) в кювете с толщиной рабочего слоя 50 мм. Измерения проводят на фоне раствора, полученного в контрольном опыте. По результатам измерений оптической плотности серии стандартных растворов строят калибровочный график и рассчитывают его уравнение, которое в данном случае имеет вид:
D 0,02782 C 0,00088,
где D оптическая плотность, С концентрация определяемого вещества в фотометрируемом растворе в мкг/мл.

Методика определения.

Около 0,05 г метилбензола (точная навеска) растворяют в ледяной уксусной кислоте в мерной колбе вместимостью 25 мл и доводят содержимое колбы до метки ледяной уксусной кислотой. 0,2 мл полученного раствора вносят в пробирку, туда же прибавляют 0,3 мл ледяной уксусной кислоты и дальнейшие операции осуществляют по схеме, описанной для построения калибровочного графика. Результаты шести определений и метрологические характеристики представлены в таблице 2.

Пример 3.

Определение 1,2- диметилбензола.

1. Качественное определение.

Около 2 мг 1,2-диметилбензола растворяют в 0,5 мл ледяной уксусной кислоты, прибавляют 2,5 мл 5% -ного раствора оксида ртути (II) в 60%-ной азотной кислоте и нагревают реакционную смесь на водяной бане при 100^oС в течение 5 минут. По истечении указанного времени к реакционной смеси прибавляют 1 мл воды, 16 мл 10%-ного раствора гидроксида натрия и 3 мл раствора хлорида 2,3,5-трифенилтетразолия. Полученный раствор экстрагируют 8 мл трихлорметана, экстракт отделяют и разбавляют этанолом до объема 10 мл. Раствор имеет желтое окрашивание. Чувствительность реакции 3 мкг/мл.

2. Количественное определение.

Построение калибровочного графика.

В шесть пробирок вносят 0,05, 0,1, 0,2, 0,3, 0,4, 0,5 мл 0,2%-ного раствора 1,2-диметилбензола в ледяной уксусной кислоте, соответственно 0,45, 0,4, 0,3, 0,2, 0,1 мл ледяной уксусной кислоты (в первые пять пробирок) и по 2,5 мл 5%-ного раствора оксида ртути (II) в 60%-ной азотной кислоте. Содержимое пробирок нагревают на водяной бане при 100^oС в течение 5 минут. По истечении указанного времени в каждую пробирку прибавляют 1 мл воды, 16 мл 10% -ного раствора гидроксида натрия и переносят образующийся раствор в делительную воронку. К содержимому воронки добавляют 3 мл 0,1%-ного раствора хлорида 2,3,5-трифенилтетразолия и экстрагируют полученный раствор дважды порциями трихлорметана по 10 мл каждая. Извлечения сливают в мерную колбу вместимостью 25 мл, куда предварительно вносят 5 мл этанола. Содержимое колбы доводят до метки трихлорметаном и измеряют оптическую плотность окрашенного раствора на фотоэлектроколориметре КФК-2 при длине волны 400 нм (светофильтр N 3) в кювете с толщиной рабочего слоя 50 мм. Измерения проводят на фоне раствора, полученного в контрольном опыте. По результатам измерений оптической плотности серии стандартных растворов строят калибровочный график и рассчитывают его уравнение, которое в данном случае имеет вид:
D 0,00724 C + 0,00953,
где D оптическая плотность, С концентрация определяемого вещества в фотометрическом растворе в мкг/мл.

Методика определения.

Около 0,05 г 1,2-диметилбензола (точная навеска) растворяют в ледяной уксусной кислоте в мерной колбе вместимостью 25 мл и доводят содержимое колбы до метки ледяной уксусной кислотой. 0,3 мл полученного раствора вносят в пробирку, туда же прибавляют 0,2 мл ледяной уксусной кислоты и дальнейшие операции осуществляют по схеме, описанной для построения калибровочного графика. Результаты шести определений и метрологические характеристики представлены в таблице 3.

Предлагаемый способ в отличие от прототипа более селективен и позволяет определять бензол и его метильные производные в присутствии различных классов органических соединений: моно- и бициклических терпенов (камфоры, 2-(1-метилэтил)-5-метилциклогексанола), D-(-)-трео-1-(4-нитрофенил)-2-дихлорацетиламинопропандиола-1,3, нитропроизводных бензола (нитробензола, 1,3-динитробензола), 2,4-динитротолуола, 2-нитротолуола, гидрохлорида пиридоксина, 5-этил-5-фенилбарбитуровой кислоты, производных 6-аминопенициллановой кислоты (6-(бензилацетамидо)-пенициллановой кислоты, 6-(a -карбоксифенилацетамидо))-пенициллановой кислоты, 3-фенил-5-метил-4-изоксазолилпенициллина), бензойной кислоты, а также в присутствии равных количеств салициловой и 2-окси-4-аминобензойной кислот.

Сравнительная характеристика предлагаемого и известного способов представлена в таблице 4.

Использование: изобретение относится к аналитической химии, фотометрическим методам анализа материалов, и может быть использовано отделами технического контроля химических заводов, санитарно-эпидемиологическими станциями. Сущность: анализируемую пробу обрабатывают 5%-ным раствором оксида ртути (II) в 60%-ной азотной кислоте при 100^oC. К реакционной смеси прибавляют раствор гидроксида натрия до рН 5 - 6, обрабатывают раствором 2,3,5-трифенилтетразолия хлорида и экстрагируют трихлорметаном. Окрашенный экстракт отделяют, к экстракту прибавляют этанол в количестве 20% от общего объема образующегося раствора и затем раствор фотометрируют. Способ позволяет селективно определять бензол и его метильные производные. 4 табл.

Способ определения бензола и его этильных производных путем обработки неорганическим реагентом, прибавления щелочи, экстракции органическим растворителем и последующего фотометрирования окрашенного продукта, отличающийся тем, что, с целью повышения селективности, в качестве неорганического реагента используется 5%-ный раствор оксида ртути (II) в 60%-ной азотной кислоте, обработка реагентом прводится при 100^oС в течение 10 мин, щелочь прибавляется к реакционной смеси до рН 5 6, перед экстракцией реакционная смесь обрабатывается раствором хлорида 2,3,5-трифенилтетразолия, экстракция осуществляется трихлорметаном, окрашенный экстракт отделяется, а перед фотометрированием к экстракту прибавляется этанол в количестве 20% от общего объема образующего раствора.