Способ определения три-, ди- и орто-фосфатов щелочных металлов Советский патент 1993 года по МПК G01N31/16 G01N31/00 

Изобретение относится к методами оп- ределения. три-, ди- и орто-фосфатов при совместном присутствии и может быть использовано как при анализе смеси линейных полифосфатов, так и при анализе технических триполифосфатов.

Цель изобретения - ускорение и упрощение способа определения при повышении информативности.

Предлагаемый способ не только позволяет анализировать готовый продукт, но и осуществлять оперативный контроль технологического процесса.

Поставленная цель достигается в способе определения содержания три-, ди-и орто-фосфатов щелочных металлов при совместном присутствии, в котором исходный 1%-ный раствор пробы после измерения рН титруют 0,1 - 0,3 н соляной или азотной кислотой до рН 4,00 - 4.05, определяют ортофос.фат фотометрически по желтому фосфорнованадиевомолибденовому комплексу при специально подобранных ус-. ловиях (объемное отношение реактива и раствора пробы 1,5 - 2,5, температура 10 - 20°С, интервал времени между добавлением реактива и фотометрированием 4-7 мин) и рассчитывают содержание компонентов по предварительно выведенным формулам. Измеряют рН 1 %-ного раствора анализируемой пробы для определения молярного отношения кислых и нормальных солей (а), для определения ортофосфата измеряют оптическую плотность желтого комплекса в условиях, обеспечивающих его образование и сводящих до минимума влияние гидролиза ди- и трифосфатов на dnpe- делёние ортофосфата, а также используют расчетные формулы, в которых учитывают, кроме объема кислоты, пошедшей на титро00

о

о

СА

4

вание 1 г анализируемого вещества (Уэ), молярное отношение кислых и нормальных солей (а) и удельные объёмы 1 н. кислоты, необходимые для перевода нормальных и кислых (гидро)фосфатов в дигидрофосфаты.

Сущность способа заключается в. том, что константы диссоциации гидро- и дигид- рофосфатых анионов ди- и трифосфорной кислот имеют примерно одинаковую величину

для Н4Р20 рКз 6,7. и рК 9,42

для НвРзОю рК 6,5 и рК 9,4,

что обеспечивает при определенном рН одинаковое молярное отношение гидрофосфатов и фосфатов соответствующих кислот.

При титровании раствора смеси солей до рН 4,0 - 4,05 все находящиеся в растворе фосфаты и гидрофосфаты переходят в дигидрофосфаты. От состава анализируемой пробы зависит рН исходного водного рас- твора, количество кислоты, пошедшей на титрование, так как титры кислоты по каждой из солей, входящих в состав смеси, существенно различаются между собой. Так 1 см3 0,1 н кислоты соответствует 0,0184 г МазРзОю; 0,0133 г N34P207, 0,0142 г N32HP04, 0,0244 г 1азНР20 и 0,0346 г МадНРзОю.

При определении о ртофосфата необходимо добавлять такое количество реактива (ванадиевомолибдатного азотнокислого раствора), которое обеспечивало бы полноту образования фосфорнованадиевомолиб- датного комплекса, так как триполифосфат взаимодействует с реактивом на ортофос- фат и препятствует образованию желтого комплекса.

Предлагаемый способ осуществляется Следующим образом: 2,500 г анализируемого продукта взвешивают, переносят в мер- ную колбу вместимостью 250 см3 и растворяют в дистиллированной воде с рН 6,0 - 7,0. Затем объем раствора в колбе доводят до метки и раствор тщательно перемешивают. Отбирают пипеткой вмести- мостью 50 см3 аликвотную часть раствора и переносят в стаканчик для потенциаометри- ческого титрования, измеряют рН исходного раствора, затем разбавляют раствор до 100 см3 водой и титруют потен циометриче- ски при перемешивании раствора с помощью магнитной мешалки раствором 0,1 н. соляной кислоты до рН 4,0 - 4,05.

Отбирают пипеткой 5 - 10 см исходный раствор анализируемого вещества, перено- сят в мерную колбу вместимостью 50 см , нейтрализуют 1 н раствором азотной кислоты по n-нитрофенолу, приливают 10-20 см ванадатно-молибдатного раствора для образования желтого комплекса, доводят водой до метки, перемешивают и через 4-7 мин измеряют оптическую плотность с помощью фотоэлектроколориметра в кювете с толщиной поглощающего слоя 20 мм при длине волны 440 нм. При температуре окружающей среды выше 20°С вода и реактив перед добавлением к анализируемому раствору охлаждаются.

По полученным экспериментальным данным (количество кислоты, пошедшей на титрование 1 г анализируемого вещества; содержание ортофосфата, определенное фотометрически; отношение молярного содержания кислых и нормальных три- и ди- фосфатов «, найденное по величине рН 1%-ного анализируемого раствора из предварительно построенного калибровочного графика зависимости а от рН (см, чертеж) рассчитывают содержание нормальных и кислых ди- и трифосфатов по специально выведенным формулам, включающим измеренные величины.

В табл. 1-3 показано влияние различных факторов на точность определения ортофосфата в присутствии триполифосфата натрия.

Как видно из данных, приведенных в табл. 1, при прибавлении реактива на орто- фосфат-ион в недостаточном количестве (У2/У1 1,5) окраска желтого фосфорнована- диевомолибденового комплекса не развивается. Оптимальные соотношения объемов реактива и анализируемого раствора 1,5 - 2,5. При добавлении большего количества реактива результаты определения орто.фос- фата оказываются завышенными за счет ускорения гидролиза триполифосфата.

Из табл. 2 видно, что увеличение промежутка времени от момента добавления ванадатно-молибдатного реактива к анализируемому раствору до измерения оптической плотности свыше 7 мин приводит к получению завышенных результатов за счет гидролиза триполифосфста. Причем влияние гидролиза особенно заметно при малых содержаниях ортофосфата, т. е. ошибка за счет гидролиза тем больше, чем меньше исходное содержание ортофосфата в трифосфате натрия. При уменьшении промежутка времени от момента добавления реактива до измерения оптической плотности 4 мин окраска желтого фосфорнована- диевомолибденового комплекса не успевает окончательно развиться и результаты анализа оказываются заниженными.

Как видно из табл. 3 при повышении температуры растворов выше 20°С существенно увеличивается ошибка определения, поскольку ускоряется Гидролиз Триполифосфата. Скорость гидролиза зависит от температуры и рН раствора. Охлаждение ниже 10°С нецелесообразно, так как усложняет анализ из-за необходимости использования охлаждающих смесей.

В табл. 4 приведены результаты анализа модельных смесей триполифосфатов натрия и калия с соответствующими пиро- и орто-фосфатами.

В табл. 5 приведены результаты знали- за нескольких партий триполифосфата натрия, полученных с Новоджамбулского фосфорного завода, предлагаемым титри- метрическим методом и по методике ГОСТ- 13493-86.

Из табл. 5 видно, что результаты определения суммы триполифосфатов и общего Р20д, полученные с использованием предлагаемой титриметрической методики, хорошо согласуются с результатами определения суммы триполифосфатов натрия гравиметрическим триэтилендиамин- кобальтхлоридным методом и общего P20g фотометрическим методом; Кроме того предложенный метод позврляетопределять пирофосфат и кислые соли - гидродифосфат и гидротрифосфат натрия.

Пример 1, Для анализа взвешивают на аналитических весах навеску технического триполифосфата натрия. Растворяют в дистиллированной воде без СОа с рН 6,17 в мерной колбе вместимостью 250 см3. Отбирают пипеткой аликвотную часть раствора 50 см , переносят в стакан для потенцио- метрического титрования. Измеряют и за- писывают рН раствора (рН .9,75). При расчете по измеренной величине рН по графику зависимости рН от а- определяют а 0,009. Затем разбавляют раствор в 2 раза и титруют потенциометрически до рН 4,0 соляной кислотой концентрации точно 0,1 моль/дм3 (0,1 н), перемешивая раствор с помощью магнитной мешалки.

На титрование аликвотной части раствора пошло 27,46 см3 соляной кислоты. Следовательно, на титрование 1 г пробы до рН 4,0 требуется

ем раствора в колбе до метки, перемешивают и через 4 мин измеряют оптическую плотность раствора на фотоэлектроколо- риметре. Определение содержания орто- фосфата проводили при комнатной температуре 20°С, Найденное содержание ортофосфата а 0,45% Na2HPO j.

Подставляя величины Уэ, а и а в формулы (3) - (7) и получают

X - 3,608(100 - 0,45) -gJgil70.42-0.45x

U,o4

v 1+0.93 0.009 од f- 1 + 0,5 0,009 yo%vjo

X TT09964350.009 95-54°fNa5P3010

Х2 96,35 0,009 0,94 0,81 %

Ма НРзОю

у ЮО-0.45-96,35 3,20 о170/ 1 1 +0,9170,009 1.00825

N34P207

Y2 3,20 - 3,17 0,03% ЫазНР207

Массовая доля Триполи- и пирофосфата натрия, определенная гравиметрическим методом с хлоридом триэтилендиаминко- бальта (II), равна соответственно 96,21 и 3,42%.

Пример 2. Для анализа взвешивали на аналитических весах 2,5055 г технического триполифосфата натрия. Растворяют в дистиллированной воде без С02 с рН 6,95 в мерной колбе вместимостью 250 см3. Измеряют рН полученного раствора: рН 10,00. При таком рН в пробе нет кислых полифосфатов, следовательно, а - 0.

На титрование 50 см раствора до рН 4,05 пошло 27,65 см соляной кислоты концентрации 0,1 моль/дм3(0,1 н), следовательно, на титрование 1 г пробы потребовалось бы

Использование: анализ смеси линейных полифосфатов, определение основного вещества и примесей пиро- и орто-фосфатов в техническом три полифосфате натрия или калия. Сущность изобретения: измеряют рН 1 %-ного раствора анализируемого вещества, титрованием раствора 0,1 н раствором соляной или азотной кислоты до рН 4,0 и фотометрическом определении орто-фосфатов по желтому фосфорнованадиевомолиб- деновому комплексу. 5 табл., 1 ил.

Уэ 25Q 5488 см3 ° 1 н HCI

Из той же колбы отбирают пипеткой 10 см исходного раствора, переносят в мерную колбу вместимостью 50 см3, нейтрализуют по п-нитрофенолу 1 н азотной кислотой, затем добавляют 15 см реактива на ортофосфат. Соотношение объема реактива и объема аликвотной части раствора, взятой для анализа, равно 1,5. Доводя обь

Y3

27,65 -250 - .Q з

о gat-с-гтг 55,18 см кислоты

2,5055 50

Содержание ортофосфата натрия, определенное при 10°С при объемном отношении реактива к анализируемому раствору, равном 2,5 и при фотометрйровании через 7 мин после приливания реактива к анализируемому раствору а 0,19. % N32HP04.

Подставляя полученные значения Уэ и а в формулы (1) и (2), рассчитывают содержание триполифосфата натрия (X) и пирофос- фата натрия (Y):

Х 3,608(100 -0,19)

5519-70,42 0, 20,84

95,97% №вРзОю

Y 100 - 95,97 - 0,19 3,84% Na4P20

Массовая доля Триполи- и пирофосфа- тов натрия, определенная гравиметрическим методом с хлоридом триэтилендиаминкобальта (И) равна соответственно 95,77 и 4,01 %,

Общие затраты времени на анализ по предлагаемому методу 35 мин, Кроме того предлагаемый метод позволяет определить раздельно кислые и нормальные Триполи- и пирофосфаты, в то время как по прототипу определяется только сумма солей соответ- ствующих поликислот.

Таким образом из приведенных примеров видно, что предлагаемый метод при хорошем совпадении результатов анализа позволяет получить более полную информа-

Влияние Отношения объемов анализируемого 1%-ного раствора

триполифосфата натрия (У-i) и реактива на орто-фосфат-ион.(У2)

на результаты определения орто-фосфата в техническом триполифосфате

/

Навеска 2,5004 г в 250 см3 воды Аликвота YI 10 см Температураt 12°С Промежуток времени от момента добавления реактива к анализируемому раствору до измерения «оптической плотности г 5 мин

цию о составе пробы (раздельное количественное определение нормальных и кислых солей) при одновременном ускорении (30 - 40 мин вместо 1,5 ч) и упрощении метода, исключающего трудоемкие стадии.

Формула изобретения Способ определения три-, ди- и орто- фосфатов щелочных металлов, включающий растворение навески в воде и титрование полученного раствора, отличающийся тем, что, с целью ускорения и упрощения анализа при повышении информативности, растворение навески в воде осуществляют до концентрации раствора 1%, измеряют рН раствора и делят раствор на 2 аликвоты, первую из которых титруют 0,1 - 0,3 Н соляной или азотной кислотой до рН 4,0 -s4,09, к второй аликвоте добавляют ванадиевомо- либдатный азотнокислый раствор в объемном отношении 1,5 - 2,5 и определяют содержание ортофосфатов фотометрически при температуре 10 - 20°С через 4-7 мин после добавления ванадиевомолибдатного азотнокислого раствора.

Таблица 1

Влияние продолжительности контакта рртофосфат-иона с ванадатно- молибдатным реактивом в присутствии трйфосфата натрия на результаты его фотометрического определений по желтому комплексу

Навеска г в 250 см3 воды Температура 16° С; Объемное отношение реактива к анализируемому раствору У2/Уч 2

Влияние температуры на результаты фотометрического определения ортофосфата в триполифосфате натрия

Навеска 2,4985 г в 250 см3 Аликвота У 10 см3 Отношение объема реактива У2 к Yi равно 2 Время z 4 мин

Продолжение табл.1.

.Таблица 2

Таблица 3

Результаты анализа модельных смесей методом потенциометриче- ского титрования с фотометрическим определением ортофосфата по

желтому комплексу

Результаты анализа образцов технического триполифосфэта натрия

Продолжение табл.3.

Таблица 4

Таблица 5

т-----i- ООН

-р-.-.-г QpH

---I-------1--:-----«----- --:----I--

qcxfc 08 о,/о