Способ определения азотной кислоты и нитратов Советский патент 1979 года по МПК C01B21/00 G01N27/46 

Изобретение относится к аналитической химии; азотной кислоты и может найти применение в анализе удобрений, воздуха, химических реактивов, природных, промышленных и сточных вод, олеумных, нитрующих и других окислительных смесей. Известен способ потенциометрического определения азотной и азотистой кислот (нитратов и нитритов) в присутствии 80%-ной серной,кис- , лоты раствором хлорида титана (III) в атмосфере инертного . Метод обеспечивает достаточно точные результаты (ошибка 1%), однако усложняется необходимостью использования специальных устройсга для хранения растворов хлорида титана (ITI) в атмосфере инертного газа и их чрезвычайно легкой окисляемостью кислородом воздуха. Реактяв труднодоступен и практически не используется в аналитических лабораториях. Кроме того, хлорид титана (1П) является очень сильным восстановитепем, и при титроваиш им в киатых растворах мешающее действие будут оказывать такие ионы, как Ке(1П),Си(П), 5Ь(У),А5(У), W(yi),Mp(yi) и др. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ оиределеш1я 1штратов, состоящий в растворении образца с последующим объемньш титрованием азотной кислоты или нитратов раствором соли закисного железа, приготовленным на разбавлешюй 1:2 серной Ю1слоте, в среде концентркроваююй серной киетоты в атмосфере углекислого газа. Индикатором конца титрования служит появление розово-красного окраш шаш1я, обусловленного взаимодействием избытка закисного железа с продуктами носстановлеш1я азотной кислоты. Конец Т1 трования трудно раачнчим, н поэтому метод позволяет получать только ориентировочные результаты. Известный способ не применим в присутствго окрашенных веществ, окислителей н хлорвдионои 2. Кроме того раствор сульфатаТе (II), приготовленньпЧ на разбавлешюй 1 : 2 серной кислоте, легко окисляется кислородом воздуха, в связи

с чем следует принимать мерЬ к обескислороживанию титруемого раствора, а также xpaisHib титранта в атмосфере углекислого газа, wo значительно усложняет способ.

Проверка точности титрования ю«трат-иоиа по прототипу показала, что даже в отсутствие окислителей и окрашенных веществ он позволяет получать лишь ориентировочные резз лыаты,

Целью изобретения является возможность определения азотной кислоты и нитратов в присутствии окислителей и окрашенных веществ и повышение точности анализа.

Это достигается путем потенщометрического титрования раствором соли закксного железа в среде конденснровэнной фосфорной кислоты с удельным весом 1,85-1,94 г/смЧ

С увеличением концентрации фосфорной кислоты резкоЗ вадтиваются как окислительшш способность азотной кислоты, так и восстановительные свойства закисного лжлеза.

Таким образом, максимальная разность «отепциалов может быть достигнута только в oGjiacTti наибольших концентраций фосфорной кислоты. В области коиденграций фосфорной кислоты менее I5M скачок потешдааяа,отвеча1спщ{й mv становлеш ю азотной кислоты до азотистой кислоты солью закиского железа, на кривой титрования отсутствует.

На фоне 90%-ной (16М) фосфорной кислоты (й 1,15 г/см) на кривой-титрования появляется нечеткий скачок потенциала. . Повысить концентра1.ию фосфорной кислоты без изменекия ее состава можно осторожвмм упариванием в сушильном шкафу при 100 С. Однако в связи с присутствием в ггродажной фосфорной кислоте восстанавливакнцих примесей (напрн мер, фосфористой кислоты), реагир тоидих с азотной , кислотой и С1шжающих точность онределегшя, восстанвваиваощие примеси необходимо удалять из фосфорной кислоты.

Удаление этих примесей проводят путем нагревания фосфорной кислоты с (из расчета 1 мл азотной кислоты d. . 1,39-1,40 г/см на 100 мл фосфорной а ,70-1,75 г/см ) и избыток азотной кислоты и проду1сгы ее восстановления удаляют при упаривании фосфорной кислоты. В результате такой обработки получают конденсированную фосфорную кислоту, свободн ю от восстанавливающих примесей, с удельным весом 1,85-,94 г/см которую используют в качестве при определения азотной кислоты. Использование фосфорной кислоты с удельным весом более 1,94 г/см нецелесообразно, так как она плохо перемешивается в процессе титрования и при дальнейшем ее

нагревании возможно выпадение метафосфорной .кислоты.

Наиболее благоприяпга 11ля ферроиетрического опрадсленкя нитратов кондентрацкя 4юсфорной кислоть не менее Г/М в области 1 скачка потен диала..

Равновесное, значеюте потенциала в начале титрования устанавл шается медаеьно. Ход кривой гатрования зависит от времени ус.тановления исходного значения окнслительио-восстановительного потенциала. Если начать титроваЕше сразу, не дожидаясь установлен/ш равновесного значения, потенциала, .на начальном участке кривой титрования потенциал возрастает. Предпочтительнее все же перед ткароваикем перемешать раствор в течение 20-30 мин., так как при этом легче стабилизируется потендаал после добавления очередной порции титранта. Результаты определения, полученные .обокА.-1и с.посо6амн, удовлетворите аьно совпадают. мешающее влияние ряда элементов

аа потегедиометрическое определегше нитратов.

Определению нитратен не мешшст: хлорная, серНйя и борная кислота, окислители

/ ( 7 3

,-, ,,,-Н 4+ „ б (М« ,Мп , 1г , Си , V .Со Fe , W ,

т. ф,4-(- . . $( 5, 4 ... 2+

с ьи--

Г1 ; 1.1 , лс J 5Ь J Вп MQ I

; )

5

в отсутствие Мп, Мя, Ся

не мешают определению Ыо{У1) и Ар(1). Последние восстанавливаются солямиГе(П) совместно с азотной кислотой и мешают на 2-й ступени

титрования.

Мешают определе шю Fe , v}v) и НСё.. ,Таким образом, предлагаемый- способ определешм нитратовоглашается достаточной избирательностью.

В присутствии смеси оккслителей:Мп , СР , СС. азотная кислота (гштраты) могут бьг.гъ определеньт по второй ступени титрования (HMO.-«-NO) . В том случае, если в системе присутствует только один из указанных окислителей-ионов металлов, дифферешщрованно могут бьггь определены и он, и азотная кислота. Более того, в присутствии Мл или СЕ титрование протекает оче1-гь бьютро и потенциал стаб}шизируется практически

мгновешю.

В отсутствие окислителей (Мп , СС, Мп, ,С.Р ,V , V) определению азотной кислоты по.первой ст 11ени титрования) не мешает азотна;| кислота.

Результаты определения азотной кислоты

(в смеси ее с серкой кислотой) по предлагаемо му сгюсобу, обработаигые методом математической стагкстики, представлены в таблице. 5 Содержание азотной кислоты в отсутствие других минеральных кислот устанавливали рНпотеищюметрическим титрованием раствором

едкого натрасо стеклянным и хлорсеребряным Метрологическая характеристика предлагаемого

ных растворах не представляется возможным.

S метода 6580836 электродами. Устагювтъ концстрацню азотной кислоть в присутствии других минеральных кислотрН-потенциометрическим титрованием в вод

Примечание; п- число определений; - коэффициент Бариацич;Х,, tC - доверителыаш Ш1тервал. Из таблицы видно, что результаты, аол ченнь е с помощью предлагаемого метода, обеспещюают удовлетворительную точность определеш1я и хорошо воспроизводятся. Методика определения. Навеску жидкого или твердого образца 0,05-20 г растворяют в воде, переносят в мерную колбу и доводят до метки водой. Аликвотную часть раствора 0,1-10 мл, содержащую 0,02-5 мг азотной кислоты, вносят в титрациош ую ячейку, добавляют 95-100 ш конденсирова пюй фосфорной кислоты (,851,94 г/см) и хорошо перемешивают с помощью магнитной мешалки в течение 20-30 мин. В случае разогревания раствора его быстро охлаждают проточной водой. THTpoBafflie проводят из микробюретки емкостью 1-2 или микробюретки емкост 5-10 мл на компенсационной (потевдиал Р-307 ил ППТВ) или некомпенсационной (рН-метр типа ЛПМ-60М илирН-121) потенциометрической установках с шщикаторным платиновь М и хлорсеребряным (или вольфрамовым) электродом срав нения при комнатной температуре. В качестве тктранта используют 0,005-0,05 н.раствор соли Мора, приготовленной на серной кислоте, разбавленной 1 : 10. Величина скачка потенциала достигает 50-70 м от одной капли 0,02 н.раствора е{11) в 1 точке эквивалентности. Однако в связи с мепленностью протекания и сложностью двухз лек тронных окислительно-восстановительных реакций на первой стадии титрования титрант следует добавлять равномерно со скоростью 4-5 капель в NfitiiyTy На второй ступени тшрова Н ия ( ) равновесное значение потегщиала устанавливается и только вблизи конечной точки титрова шя (КТТ) - в leuefffle 2-3 мин. Пример. Определение азотной кислоты в присутствии окислителяМ -1{Г1Т). Определение проводят на потеьщиометре ЛПМ60 М с.плат.едовым и хлорсеребряным электродами КЗ полумикробюретки объемом 10 мл. Тнтрапт,- 0,02 н.раствор сопи Мора. В стаканчик емкостью 250 мл помещают 100 мл конденсировшшой фосфорной киааоты (,851,94 г/см) и вводят пипеткой анализируемый раствор. Проводят титрование, добавляя титрант по каплям и хорошо перемешгшая раствор. По результатам титрования строят график. Первый скачок соответствовал 6,75 мл pacTBopaFe(II) ( т.е. конечная точка ттрования - азотной кислоты иМп(111), втором скачок соответствовал 7,8 мл титранга (конечная точка титровшшя азо тистой кислоты - продукта восстановления азотной кислоты). Количество титронта, которое поЦ1ЛО па титрование азотной кислоты, находят по разности 7,8-6,75 1,05 мл. В зтом случае эквивалент азотной кислоты равен ее молекулярному весу Преимуществом тредлагаемого способа является использование более мягкого общедоступ.ного восстаиоветеля, не требующего специальных мер защиты от кислорода воздуха ни в процессе хранения, ни при титровании. Пред;тагаемый способ позволяет уменьшить число мешающих элементов по сравнению с известным способом.

Формула изобретенияпри потевдиометрическом титровании используют

Способ определения азотной кислоты и нитра-конденсированну о фосфорную кислоту с удельтов, включающий растворение образца с последу-ным весом 1,85-1,94 г/см

ющим титрованием раствором закисного железа .Источники информации, принятые во внимание

в качестве вйсстановителя, в среде концеитриро-при экспертизе

ванной минеральной кислоты, отличающийся г. /- i i . о i л П4- „3 . Giuffpe L . , Losio t.. CastoEdj A ,C1iiтем, что, с целью определения азотной кислоты и е j si-ia , Д5, N7, 72/- 723 , f966 ,

нитратов в присутствии окислителей и окрашенных2. SzebeEEec/y . Zeit chKiit fun at at вещктв и повыщеннй точности, в качества среды юtisclie ChemiE , 73 , с. И5 , f926