СПОСОБ КОЛИЧЕСТВЕННОГО МИКРООПРЕДЕЛЕНИЯ УГЛЕРОДА И ВОДОРОДА В ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЯХ Советский патент 1972 года по МПК G01N27/42 

Изобретение отиоситея к области аналитической химии, в частиоети к способам количественного определения углерода и водорода в органическ-их соедияениях.

Известен сиособ кулонометряческого микрооиределенИя углерода н водорода в органичеоких соединениях, 3:а1ключающи&ся в том, что навеску аналнз ируемого соединения сжигают в трубке в токе кислорода, иолучелиый при этом углекислый газ количественно переводят 3 воду реакцией с гидроокисью лития и определяют одновременно с .водородом (по воде) на двух кулоиометрических ячейках.

Однако по 1известному способу перед началом серии определений слой LiOH приходится в течеиие 2-2,5 час нагревать при температуре 210-220°С в токе сухого газа для удаления из него воды и приведения в рабочее состояние. Точйость олределения углерода составляет от±0,4 до±1,0% (абсолютных). Причиной этого является не только сорбция и десорбцня воды на слое LiOH, но также и обязательная рекомбинация воды, что приводит к получению завышенных результатов. Из-за неблагоприятного фактора .перевода СОо в воду расчетный коэффициент в шесть раз хуже, чем при определении водорода, ii ошибка за счет рекомбинации сказывается в шесть раз сильнее.

также тс, что уже после нескольких определений продолжительность вытеснения воды из слоя LiOH возрастает и, следовательно, увеЛ:ичивается продолжительность определения. Кроме того, каждая ячейка снабжена своей измерительной схемой, что услож«яет аппаратхрное оформление метода.

Для повышения точности анализа и его упрощеНИя предлагается способ количественного лигкроопределення углерода и водорода, по которому кулонометрический анализ проводят на одной и той же измерительной схеме в последовательном порядке при прямой подаче в кулонометрические ячейки сначала НоО, а затем СО.

Способ состоит в том, что пары (воды н СО2, образовавшиеся при сжигании вещества в токе кислорода без конверсии, поступают на выключенн ю из измерительной схемы кулонометрИческую ячейку с платиновыми электродами, покрытыми пленкой Р2О5. При этом пары воды количественно поглощаются, а СО2 проходит 3 ктлонометрИческую ячейку с щелочньг.м раствором перхлората бария, в которой атроводят определение углерода, подключая ячейку к источнику тока с регулирующим устройством н к измерительной схеме. По окончании определения углерода к источнику тока и к Toii же самой измерительной схеме подключают ячейку с поглощенной водой и

определяют водород по количеству элскгричестза, проаюдшего через я-чейку при электролизе воды. Таким образоМ, ; 1редла -аемый метод точнее и проще, та:к как в иеМ отсутствует коиверсия одпого -из оп|ределяемых эле-ментов, и о,и ine требует специальных устройств и реактмвОВ высокой ч-истоты для ее проведенля. КрО-ме T0.ro, для измерения o6o;ix колиюнептов смеси используется единая измергггельчая схема.

На чертеже показана схема устано нки д-тя безКОнверсиоНиого кулонометрнческ ого метода одновре.менного оНределеНИЯ углерода и водорода.

Устано ка состоит из газо.метра / с кислородо м, к которому лоследовательно друг за другом прПСоедпнены б-образные трубки 2 и 3 ооответственно с аскаритол .и апгидроном и с PaOs для очистки и осушки кислорода, подаваемого в трубку 4 для сжигания. С трубкой 4 связаиа кулонометрнческая ячейка 5 с Р205, на.несеииой на сакральные нлатниовые электроды. Желательна ячейка с так называемой «внешней .иамот;кой ЭоТектродов, которая краЙ1не ироста в ИзготозленИИ.

Ячейка 5 интается иостоя1ппз1м TOivO.M от выпрямителя 6. Количество электр шества, .прошедшее через ячейку, онределяегс5г 1змерительньим устройство.м 7 (.метром с интегратором). ПрИ этом электрИческИЙ сигнал, пронорннональный току ячейки, снимается .с соиротивленля 8 и подается иа измерительное устройство через переключатель 9. Измерительное устройство н.меет контакт 10, отключающийся лрн зада1 1 ой величине . За ячейкой 5 следует кулопометрпческая ячейка // для олределеиия углерода с щелочным раствором перхлората бария. Опа имеет три отделевня, разделенные норнсты.ми перегородками. Катодное отд еление со.держит :1латнновый си«ральный электрод, ногруженный в 10%-ный раствор Ва (С1О4)2, и стеклянный электрод. Анодное отделение вк,тючает платиновый анод, догруженный в раствор Ва (С10л)2, смешанный с насгой ВаСОз. Отделение для вспомогательпсяо электрода .л.меет каломельпый электрод, погружеппый в 20%-пый раствор Ва (СЮ.)..

Ячеггка 7/ ннтаетея постоянныл током от устройства ннтаиия 12 с азтоматическн.м регулятором. Кол нчество электри чест/ва, прошедшее через эту ячейку, измеряется тел1 же i-nмерПтельны.м устройством 7. При этом электрнческий сигнал, пропорциональный ячейк1, снимается с содротивления 1-3 л нодается на измерительное устройство 7 через переключатель 9. При определении углерода устройство пнтаи:пя 12 с авто .м-атичеокнл регулятором поддерживает величину тока в ячеГ1ке //, нронорциональную оркланению вел;г ины рН в ячейке от зада«ного значения. Устройство питания 12 представляет собой усилитель, па выход которого подключены электроды куланометрической ячейки 11, а на «ход подается раз1НО-сть налряженш, снимаемых со стеклянного и каломельного электродов ячейки и н с задатчика 14.

В .момент, когда рН раствора ;в ячейке достигает заданной велнчииы, напряжение на электродах становится равным (,по абсолютной .величине) напряжешно, сни.маемому с задатчИка 14. Так как эти напряжения нратнвояоложны ло знаку, то суммарное «апряженне, нодаваемое ла вход усилителя, равно пулю. Ток iHia выходе усилителя, протекаюпщй через ячейку, также стаНОВится равньим нулю, и Нзмернтельиое устройрство заканчивает нз.мерение КОЛИчества электричества, ирошедшего -через ячейку. 4 обогревают разъемной электропечью 15 (900-950° С) и а-вто.маТИческИ леред-вигающейся электропечью 16 (900--950°С)

П р и Л1 е р. Определеппе выполняют следующи.м образом.

Навеску органического вещества (2-- мг) в кварцевой пробирке вносят в нустую трубку 4 (нрн анализе галоид- и серусодержащих ве1це;ств в трубКу .вводят лодочку с серебром, нагревае.мую до 450- 550°С, а лрн анализе азотсодер/кащнх веществ между кулано.метричеокн.Ми ячейка м-и нр юоединяют трубку с силпкагелем, пропитанным растворо.м двухромовокнслого калия псерной кислоте). После влеселия ла1весюи иа трубку 4 нагретую до 900-950°,С элегстролечь /5 через установку в течение 4-5 мин пропускают ток кислорода со скоростью 16-20 мл/мин для }даления .нз трубкн СО2 и паров воды, HonaiBJ.HHx в нее при внесении навески. Далее включают нсточник нцтапля и измерительное устройство 7 и проводят электроЛИз воды, ноиавшей В устано вку при внесении нробы. Электролиз ведут до момента автоматического выключения тока в ячейке 5, нронсходящего при величине тока 1,5 ма. Автоматнчеекое выключение производится при помощи контакта 10 задатчнка тока в нзмернтельном устройстве 7. После этого нзмерительпое устройство переключают носредством переключателя 9 с ячеГкп 5 иа ячейку //. Далее включают уетpoiicTBo пнтапия /2 с автолштнческнм регулятором д. пнта1Н1я током ячейкп // п автоматически доводят нелнчппу рП раствора в ячейке до исходного зпачеппя (например 9,7), на которое был установлен задатчик 14 рН. Зате.м включают автоматически нередвнгающуюся печь 6 п за 3-5 мин. сжнгают веп ество в токе кьслорода (15-20 мл/мин.

Образовав-шиеся при сж:иган«н НчО и СО в смеси с .кислородом ироходят через кулоло.метрическую я-чейку о, где НгО полностью поглощаегся, а СО в смеси с кнслородо.м поступает в катсаное отделение кулоио.метрИческой ячейки //, рП раствора в которой нри этом снижается. Воссталовлен не начального значения рН .цроиЗВод.ится автоматически устройство.м иитания с автоматическим регулятором. Количество электричества, затраченное на

.восстановление начального значения рН, лронорцновалыюе содержанию углерода в веществе, определяется пр« тюмощИ измерительного устройства 7. По окончании оиределення углерода к этому измерительному устройству нодключают кулонометрическую ячейку 5 И проводят электролиз воды, поглощенной ячейкой. Количество элеи-ричества, aipoшедшее через ячейку so время электролиза, иронорционалыно содержанию .водорода в навеске вещества.

Расчет содержания водорода производит по формуле

100

% н д-а

где Q - количество электричества, затраченное на электролиз воды;

д - количество электричества, нриходя|.цееся на 1 мг водорода и определяемое анализом стандартного вещества;

q - навеска вещества, мг. Содержание углерода определяют ио формуле

q-A4-o

где Q - количество электричества, затраченное на восстановление начального значения рН раствора;

а - электрический эквивалент Ва(ОН)2, равный 0,7115 мг/а-сек;

М - молекулярный вес Ba(OHl2- равный 171,36;

а - навеска веществЗ, мг;

q - количество электричества, приходящееся на 1 мг углерода и определяемое анализом стандартного вещества.

Результаты определения углерода и водоро20 да в органических веществах приведены в таблице.

П р ед м ет И з об р е т е н и я

С и о со б К ол и ч е ств е маюго кр о опр еде л ен и я углерода и водорода в органических соедине,ниях с прймененИбм сжигаиня пробы вещества в токе кислорода с последующим кулоио.метрическнм анализом полученных С02 н

НзО, отличающийся тем, что, с целью повышения точности анализа и его упрощения, кулонометрФ1ческий анал.из ироводят на одной и той же измерительной схеме в последовательном порядке при прямой подаче в кллонометрические ячейки сначала НЮ, а затем СОо.