ИНДИКАТОРНОЕ СРЕДСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФЕРРОЦЕНА В БЕНЗИНЕ Российский патент 2008 года по МПК G01N33/22 G01N31/22 G01N21/78 

Изобретение относится к аналитической химии, в частности к средствам анализа небиологических материалов химическими способами, преимущественно с помощью химических индикаторов, и может быть использовано для экспрессного определения ферроцена в бензине, куда его добавляют для повышения октанового числа.

Ферроцен представляет собой хорошо растворимый в бензине и органических растворителях (и нерастворимый в воде) комплекс - бис(η-циклопентадиенил)железо, в который входит неионный атом железа в количестве 43 мас.%.

Количество добавленного в бензин ферроцена необходимо контролировать: при недостаточном его количестве в бензине октановое число будет ниже нормы, а при превышении количества ферроцена в бензине железо быстро осаждается на деталях двигателя и загрязняет его.

Перед авторами стояла задача: разработать индикаторное средство с условным названием «Ферроцен-Тест» в различных формах, таких как индикаторня бумага (в виде полосок, квадратов, дисков), индикаторная пластина, индикаторный порошок, индикаторная трубка, индикаторная таблетка, раствор для колориметрии (в пробирке, кювете, ампуле), способное входить в контакт с бензином и вступать во взаимодействие с ферроценом с образованием окрашенного продукта реакции и предназначенное для определения ферроцена в бензинах, содержащих добавку антидетонационную ферроценовую (ДАФ), которые в соответствии с ТУ 38.401-58-144-98 называются «Бензины неэтилированные с улучшенными экологическими свойствами, марок А-76, АИ-92, АИ-95». В этих бензинах допускается содержание ДАФ, соответствующее не более 0,040 г/дм³ железа в бензине, то есть 0,093 г/дм³.

Известная по ТУ 38.401-58-144-98 методика определения ДАФ в автомобильных бензинах фотоколориметрическим методом заключается в определении в них содержания железа путем испарения пробы бензина и окисления остаточного продукта, содержащего железо, калием надсернокислым или аммонием надсернокислым в среде концентрированной серной кислоты при нагревании и определении образующегося сернокислого железа (III) фотоколориметрическим методом в присутствии сульфосалициловой кислоты в качестве индикатора.

Основными недостатками этого метода являются сложность методики, необходимость испарения бензина и применения при нагревании опасной в обращении концентрированной серной кислоты, а также невозможность создания индикаторных средств для проведения анализа бензина на месте взятия пробы и в полевых условиях.

Известные индикаторные тестовые средства: бумаги, порошки, трубки, таблетки, полимерные пленки и др. - предназначены для водных и воздушных сред и непригодны для определения ферроцена в бензине [Золотов Ю.А., Иванов В.М., Амелин В.Г. Химические тест-методы анализа. М.: Изд. «Эдиториал УРСС», 2002. 302 с.].

Известна реагентная индикаторная бумага (РИБ) для определения железа (II), содержащая гексацианоферрат (III) цирконила (RU 2265836, 2005. G01N 31/22).

Основным недостатком этой РИБ является то, что ее целевое назначение - определение ионов железа (II) в воде, и чтобы применить ее для определения железа в ферроцене, а это железо (0), следует окислить до железа (II).

Известно индикаторное средство, используемое в способе определения ферроцена в бензине и содержащее индикатор - гексацианоферрат (III) калия, а также окислитель - солянокислый раствор монохлорида иода (RU 2267124, 2005. G01N 31/22).

Основным недостатком этого способа является наличие соляной кислоты, что ограничивает формы средств анализа, в частности данное индикаторное средство непригодно для твердофазных средств анализа.

Изобретение направлено на создание экспрессного, высокочувствительного и простого индикаторного средства для определения ферроцена в бензине, дающего цветовой переход при взаимодействии с ферроценом в диапазоне концентраций 0,01-1 г/дм³ ферроцена в бензине, что соответствует содержанию 43% железа в пересчете на указанные концентрации.

Технический результат изобретения - индикаторное средство в различных формах, таких как индикаторная бумага (в виде полосок, квадратов, дисков), индикаторная пластина, индикаторный порошок, индикаторная трубка, индикаторная таблетка, раствор для колориметрии (в пробирке, кювете, ампуле), способное входить в контакт с бензином и вступать во взаимодействие с ферроценом с образованием окрашенного продукта реакции.

Технический результат достигается тем, что предлагается индикаторное средство для определения ферроцена в бензине, содержащее комплексную соль гексацианоферрата (III) в виде соли калия, натрия, меди или цирконила, а также - окислитель в виде соединения иода (VII), выбранного из группы: дигидроортопериодат, мезоиодат или метаиодат натрия.

Целесообразно, что в конкретных случаях индикаторное средство выполнено в форме индикаторной бумаги, индикаторной пластины, индикаторного порошка, индикаторной трубки, индикаторной таблетки или раствора для колориметрии.

Индикаторное средство имеет белый или светло-желтый цвет и образует в индикаторной зоне, при взаимодействии с ферроценом в бензине, продукт реакции голубого или синего цвета.

Индикаторное средство изготавливают с применением индикаторного состава из комплексной соли гексацианоферрата (III) калия, или цирконила и натрия дигидроортопериодата, или мезоиодата, или метаиодата; который вводят известными способами в реакционную зону индикаторного средства: индикаторной бумаги, индикаторной пластины, индикаторного порошка, индикаторной трубки, индикаторной таблетки или раствора для колориметрии.

Ниже приведены примеры изготовления и использования заявленного индикаторного средства и определения с его помощью ферроцена в бензине.

Пример 1. Реагентный индикаторный бумажный тест РИБ-Ферроцен-Тест.

Реагентную индикаторную бумагу (РИБ) изготавливают пропиткой бумаги-основы для экспресс-тестов по ТУ 13-730800-721-85 последовательно 1%-ным водным раствором цирконила нитрата, 1%-ным водным раствором гексацианоферрата (III) натрия, затем 1%-ным водным раствором дигидроортопериодата натрия. Полученную РИБ светло-желтого цвета разрезают на полоски, квадраты и герметично упаковывают.

Пример 2. РИБ-Ферроцен-Тест А.

РИБ получают, как в примере 1, с тем отличием, что вместо бумаги-основы для экспресс-тестов применяют модифицированную хроматографическую бумагу [А.с. СССР №1175996. 1985. Бюл. №32. D21H 5/00, G01В 31/22], которую пропитывают 1%-ным водным раствором гексацианоферрата (III) калия и 1%-ным водным раствором дигидроортопериодата натрия.

Пример 3. Индикаторная пластина Силуфол-Ферроцен-Тест.

На пластину «Силуфола»^® наносят гексацианоферрата (III) калия и мезоиодата натрия в мас.ч. от 1000:1:1 до 100:1:1.

Индикаторные пластины из «Сорбфил» марок ПТСХ-А, ПТСХ-В, СТХ по ТУ 26-11-178-89 дают с ферроценом значительно более слабое окрашивание.

Пример 4. Индикаторный порошок Кремний оксид-Ферроцен-Тест.

Порошок Кремний оксид осч 7-4 по ТУ 6-09-4574-81 последовательно обрабатывают 1%-ными водными растворами гексацианоферрата (III) калия и метаиодата натрия, отделяют от раствора.

Индикаторные порошки из порошков: динохром II, Силикагель 5/40, «Диасорб-130-ДИОЛ»™ дают с ферроценом более слабое окрашивание.

Пример 5. Индикаторная трубка Ферроцен-Тест.

Стеклянную трубку длиною 100 мм и с отверстием диаметром 1,5 мм заполняют индикаторным порошком Кремний оксид-Ферроцен-Тест II, с нанесенными на него, как в примере 4, гексацианоферратом (III) меди и метаиодатом натрия, отверстия закрывают жгутиками из ваты.

Пример 6. Раствор для колориметрии при определении ферроцена.

В пробирку со шлифом вносят 1%-ный водный раствор гексацианоферрата (III) калия и 1%-ный водный раствор дигидроортопериодата натрия в равных объемах и герметично закрывают пробкой со шлифом. Такой же раствор в ампуле запаивают.

Пример 7. Капельный метод определения ферроцена в бензине.

На квадратный кусок 3×3 см бумаги наносят 2 капли раствора для колориметрии, по п.6, затем бензин с содержанием 0,1% ферроцена. Появляется кольцо ярко-голубого цвета.

Пример 8. Колориметрическое определение ферроцена в бензине.

В пробирку со спускным краником и пробкой со шлифом помещают 0,05 дм³ бензина и раствор для колориметрии 0,01 дм³ по примеру 6, встряхивают, отделяют нижний водный слой и фотометрируют его на колориметре КФК-2МП по отношению к воде. При концентрации ферроцена 0,2 г/дм³ получена следующая зависимость оптической плотности раствора от типа светофильтра (табл.1). Оптимальным является красный светофильтр 670 нм. Диапазон определяемых содержаний 0,01-0,15 г/дм³ ферроцена в бензине.

Таблица 1Зависимость оптической плотности (А) раствора от типа светофильтра по примеру 8. Колориметр КФК-2МП.Цвет светофильтраКрасныйЖелтыйЗеленыйГолубовато-зеленыйЗелено-голубойСинийДлина волны, нм670590540490440400А0,770,680,290,170,130,16

Пример 9. Определение ферроцена в бензине разными индикаторными средствами.

Индикаторное средство вводят в контакт с бензином и наблюдают цвет реакционной индикаторной зоны. Результаты представлены в табл.2.

Таблица 2Определение индикаторными средствами ферроцена (С, г/дм³), добавленного в чистый бензин или его компонент - гептан.Индикаторное средство по примеруМетод определения; цвет индикаторной зоны (ИЗ) исходного индикаторного средства белый (Б), или светло-желтый (С-Ж), или светло-коричневый (С-К)С, г/дм³Цвет ИЗ после контакта1.РИБ-ТестНа кусок влажной РИБ (С-Ж) наносят раствор ферроцена в гептане0,1Голубой2. РИБ-Тест АПолоску РИБ (С-Ж) погружают в бензин, добавляют 2 капли воды0,01-0,1а3. Силуфол-ТестПластину (С-Ж) погружают в бензин0,01-0,1б4. Кремний оксид-ТестПорошок (Б) погружают в раствор ферроцена в гептане0,1Голубой5. Трубка-ТестТрубку (С-К) одним концом ставят в пробирку с бензином до его поднятия вверх по трубке до конца0,1Длина Т-С ИЗ 14 мма) Цвет ИЗ от светло-голубого до ярко-голубого в зависимости от концентрации ферроцена с переходом в 5 ступеней.б) Цвет ИЗ от светло-синего до темно-синего (Т-С) в зависимости от концентрации ферроцена с переходом в 5 ступеней.

Таким образом, предлагаемое индикаторное средство позволяет проводить простыми средствами определение ферроцена в бензине в диапазоне концентраций от 0,01 до 1 г/дм, а также контролировать содержание железа в бензине с чувствительностью 0,005 г/дм³. Индикаторное тестовое средство позволяет проводить тестирование бензина в полевых условиях.

Изобретение относится к аналитической химии, в частности к средствам анализа небиологических материалов химическими способами, преимущественно с помощью химических индикаторов, и может быть использовано для экспрессного определения ферроцена в бензине, куда его добавляют для повышения октанового числа. Индикаторное средство содержит комплексную соль гексацианоферрата (III) в виде калия, натрия, меди или цирконила, а также окислитель, представляющий собой соединение иода (VII), выбранное из группы: натрия дигидроортопериодат, или мезоиодат, или метаиодат. Целесообразно, что в конкретных случаях индикаторное средство выполнено в форме индикаторной бумаги, индикаторной пластины, индикаторного порошка, индикаторной трубки, индикаторной таблетки или раствора для колориметрии. Достигается возможность проводить упрощенное определение ферроцена в бензине в диапазоне концентраций от 0,01 до 1 г/дм³, а также контролировать содержание железа в бензине с чувствительностью 0,005 г/дм³. Индикаторное тестовые средство позволяет проводить тестирование бензина в полевых условиях. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

1. Индикаторное средство для определения ферроцена в бензине, содержащее комплексную соль гексацианоферрета (III) в виде соли калия, натрия, меди или цирконила, а также - окислитель в виде соединения иода (VII), выбранного из группы: дигидроортопериодат, мезо метаиодат натрия.2. Индикаторное средство для определения ферроцена в бензине по п.1, отличающееся тем, что индикаторное средство выполнено в форме индикаторной бумаги, индикаторной пластины, индикаторного порошка, индикаторной трубки, индикаторной таблетки или раствора для колориметрии.