Способ кулонометрического титрования марганецсодержащего окислителя Советский патент 1992 года по МПК G01N27/44 

Изобретение относится к анапитиче- ской химии и может быть использовано при анализе различных объектов на содержание окислителей например при контроле содержания двуокиси марганца в электролитической двуокиси марганца (ЭДМ) - основы многих химических источников тока (ХИТ)

Известно определение марганецсодер- жащих окислителей на основе оксалатметри- ческого метода. Определение заключается в следующем Объект растворяют в избытке щевелевой кислоты при температурь; 73- 75°С. При окончании растворения, которое фиксируется визуально по исчезновению твердых частиц, избыток щавелевой кислоты объемно титруют пермзнганатом калия (КМпОз). При этом титрование проводят в горячем растворе и с ьиз/альной фиксацией конца титрования - по появлению неисчезающей (в течение 3 мин) бледно-розовой окраски.

Указанный способ имеет следующие недостатки Определение не инструментально и трудно автоматизируемо. Процесс определения относительно продолжителен за счет длительности растворения пробы (практически около 20 ми-О Проведение определения осложнено необходимостью поддержания температуры пастпоренмя объекта з относительно интервале (70-75°С), проведением титрования горячего растварэ, а та -се визуальным контролем окончания рзствопониа объекта и окончамил тиировльпя. Отлс ениче факторы кроме того, как следствие, вызывают снижение надежности оп едсчения Снижение последней обусловлено также опасностью получения завышенных результатов из-за окисления щавелевой кислоты кислородом воздуха.

Наиболее близким предлагаемому является способ определения маргянецсо- дерАЗщего OKI слтелл, при котором расWb

СО

XI

1

творение обьекга и объемное титрование производят при комнатной температуре. Поймем растворение завершается в 5-7 мин. При этом способ объект растворяют в избытке галогенсодержащей соли, конкретнее в растворе йодида калия (KI). По окончании растворения выделившийся в результате взаимодействия йодида калия с марганецсодержащем окислителем элементарный йод объемно титруют раствором тиосульфата натрия (NaaSaOa) в присутствии крахмала. Конец титрования фиксируют визуально по изменению окраски раствора.

К недостаткам последнего способа определения относится следующее. Определение не инструментально и трудно автоматизируемо. Проведение определения осложнено визуальным контролем окончания титрования, необходимостью взятия и взвешивания малых навесок (до 40 мг) анализируемого объекта. Способ характеризуется низкой надежностью, что обусловлено визуальным, субъективным контролем окончания титрования и нестойкостью титранта - раствора тиосульфата натрия.

Из-за отмеченных недостатков способ этот не получил распространения в аналитической практике.

Цель изобретения - повышение надежности и точности определения марганецсо- держащего окислителя, упрощение и автоматизация проведения определения.

Цель изобретения достигается тем, что при титрометрическом определении марганецсодержащего окислителя, включающем растворение объекта анализа в растворе йрдида калия, после выдержки времени, необходимого для полного растворения объекта, в раствор добавляют в избытке сульфит натрия для восстановления элементарного йода, затем избыток кулонометрически оттитровывают элект- рогенерировзнным йодом, а конечную точку титрования фиксируют электрохимическим методом (в частности, амперометрическим).

П р и-м е р. В качестве объекта анализа были взяты образцы электролитической двуокиси марганца (ЭДМ) с различным содержанием основного продукта - двуокиси марганца (MnCte).

При реализации предлагаемого способа кулонометрическое титрование проводилось при контролируемом токе и амперометрической фиксации конечной точки титрования при двух поляризованных индикаторных электродах.

Определение проводилось в электролитической ячейке, в которой отделение вспомогательного генераторного электрода

отделялось от остального обьема ячейки стеклянным фильтром (для обеспечения химического разделения). Индиоторные и вспомогательный электроды были изготовлены из платиновой проколоки, а рабочий генераторный электрод - из стеклоуглерода.

Определение проводилось при следующем режиме: напряжение на индикаторных

электродах 100 мВ; плотность тока рабочего электрода 4 А/см2, сила генераторного тока 0,1 А (при проведении предварительных исследований было установлено, что результаты определения практически не зависят от варьирования этих параметров в следующих соответствующих диапазонах: 20-100 мВ; А/см2; 0,03-0,24 А). Электрохимическая ячейка заполнялась раствором следующего состава,

моль/л; йодид калия (KI) 0,25: соляная кис,- лота (HCI - для создания сильнокислой среды с целью ускорения растворения образца) 2 моль/л; хлорид аммония ( - для снижения растворимости кислорода

воздуха в растворе)1.

Определение проводилось в следующей последовательности. Навеску (массой около 0,4 г) анализируемого объекта вводили в электрохимическую ячейку, и после 5минутного растворения добавляли в избытке сульфит натрия (NaaSOa). После окончания восстановления сульфитом натрия элементарного йода(примерно через 1 мин), выделившегося в результате взаимодействия двуокиси марганца с йодидом калия, начинали кулонометрически оттитро- вывать избыток сульфита натрия электрохи- мичеси генерируемым элементарным йодом. Конечная точка титрования определялась по резкому увеличению тока в цепи индикаторных электродов, что соответствовало избутку генерирования элементарного йода. При этом генерирование последнего прекращали.

Результат определения выражается в количестве электричества (Q, Кл), затраченного на генерирование элементарного йода.

Процентное содержание двуокиси марганца в объекте (К) определялось из следующего выражения:

К

.)

mi

юо,%

где qi и qa - электрохимические эквиваленты двуокиси марганца и сульфита натрия соответственно;

mi и гп2- массы навесок образца и сульфита натрия соответственно.

По результатам определений (в алик- вотах) одного и того же образца вычислялось среднеквадратическое отклонение (СКО) результатов. В тех же образцах были проведены также оксалатметрические определения двуокиси марганца.

Результаты определений по обоим способам приведены в сравнительных табл. 1 и 2.

Как видно из приведенных таблиц, СКО определения при предлагаемом способе в 2-2,5 раза ниже, чем при способе, основанном на оксалатметрическом методе.

Замена существующего в контроле качества ЭДМ способа определения двуокиси марганца, основанного на оксалатметрическом методе, на предлагаемый способ дает следующий положительный технико-экономический эффект: повышение сходимости результатов определения в 2-2,5 раза; повышение надежности результатов определения за счет исключения ряда субъективных факторов, обусловленных визуальным контролем окончания растворения объекта и окончания объемного титрования, а также поддержанием опй

ределенного температурного режима (70- 75°С); снижение продолжительности определения в 4-5 раз - за счет ускорения процесса растворения объекта: экономию

реактивов - в одном и том же растворе электролита можно проводить 10-20 определений; легкую автоматизацию определения за счет применения кулонометрического титрования и амперометрической фиксации конечной точки титрования; существенное упрощение и снижение трудоемкости определения за счет исключения поддер- жания.относительно высокой температуры растворения объекта и визуального контроля за растворением1 а также автоматизации титрования.

Формула изобретения Способ кулонометрического титрова- 20 ния марганецсодержащего окислителя, включающий растворение образца в растворе иодида калия, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и точности анализа, а также упрощения и автома- 25 тизации способа, в раствор добавляют в избытке сульфит натрия, причем избыток кулонометрически оттитровывают электро- генерированным иодом.

Сущности изобретения: растворяют npo6v в растворе одида . Добявпчют в раствор Побиток сульфида латри к у юно- метрически отгитровызаюг избыток зпект- рогенериро л1 ным иодом. 2 табл.

Результаты определений в образце ЭДМ-а

Таблица 1

Результаты определений в образце №2 ЭДМ-а

Таблица 2