Способ определения фосфора в органических соединениях Советский патент 1982 года по МПК C01B25/00 G01N31/00 

Изобретение относится к количественному элементному анализу органических соединений, в частности к спо собам определения фосфора, широко применяе(/1ым в различных зaiвoдcкиx, учебных и научно-исследовательских химических лабораториях. Количественное определение фосфора имеет большое практические значение в анализе органических ве деств. Фосфор играет исключительно важное значение в процессах жизнедеятельности живых организмов, так как входит в состав нервной и мозговой тка,ни, костей и многих других белковых соединений. Известны многие методы определения фосфора в природных , и промышлен ных материалах. Для химического анализа практическое значение имеют сое динения фосфора со степенью окисления -3, +3, +5, подчинякйдиеся стехиометрическим расчетам. Для количественного определения фосфора необходимо органическое вещество предва- рительно подвергнуть разложению, а продукты минерализа1(ии перевести в раствор, чтобы затем применить из1:Вестные весовые или объемные методы ;определения. Поэтому любая методика определения фосфора в органических соединениях состоит из двух операций: разрушение органического вещества и количественного определения фосфора. Разложение органических веществ можно проводить методами окисления и восстановления. При минерализации органического соединения восстановительным путем получают фосфиды металлов. Фосфиды легко подвергаются гидролизу и растворяются в различных разбавлениях кислотах с вьаделением газообразного фосфина. Наделяющийся фосфин поглощают специальными растворами затем окисляют и ведут определение известными методами. В настоящее время широко применяют в качестве восстановителей щелочные и щелочно-земельные металль или их сплавы Li 1« Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ количественного определения фосфора в органических .веществах, кото1 лй заклю1ается в проведении разложения исследуемого вещества восстановительным путем в прису;гствии порошкообразного алюминия li. Данный способ характеризуется невозможностью применения для анали за трудноразлагаег-ых органических соединений из-за применения сравнительно низкой температуры разложени (. Повысить же температуру разложения невозможно по той причитне, что сам алюминий плавится уже при , разложения вышеука занных органических соединений необходима температура выше 800 С. Кроме того, разложение проводят (В небольшой стеклянной пробирке, открытый конец которой в плаГ1ени го релки оттягивают в капилляр. Для по ного разложения вещества необходимо проводить постепенный разогрев реак ционной массы с целью образования защитной зоны накаленного алюминия, , которая устраняет возможность потер газообразных продуктов. Перечисленные недостатки ограничивают применение этого способа. Цель изобретения.- упрощение про цесса минерализации и повышение точ ности определения фосфора в органических веществах. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу определения фосфора в органических соединениях, включающему нагревание навеск исходногоСоединения в присутствии восстановителя и последунадую количественную регистрацию одним из известных методов, в качестве восстановителя применяют порошкообразный цинк, а минерализацию навески вещества проводят в двух температурных зонах в атмосфере хлористого водоро да. Разложение исследуемого вещества нагреванием в присутствии порошкообразного цинка протекает спокойно ri без вспышек (как и в прототипе продукт разложения представляет собой однородный, легко подвергающийся хиглическому анализу порошок, кроме того, свойства сагдого цинка , t... ) позволяют разработать специальную технологию минерализации трудноразрушаемых органических веществ. Разложение органического веществ проводят в специально собранной установке. На чертеже представлена схема установки для реализации способа. Установка выполнена из кварцевого стекла и состоит из двух горизон тальных электропечей 1 и 2, трубки 3.для пиролиза (длиной 120 мм и вне ним диаметром 15 MT.I) , трубки и для минерализации (длиной 70 г/м и диаме ром 15 мм), переходной трубки 5 с двумя трехходовыми кранами б, погло тительного аппарата 7 и вакуумирующего устройства. Все они соединены менсцу собой при помощи шлифов. Грубка 3 имеет перегородку 8 . и делится на две части, одна из которых предназначена для проведения пиролиза навески вещества (зона пиролиза), а вторая - для подачи в систему хлористого водорода. В этой части впаяна меньщего диаметра трубка 9, которая входит в зону пиролиза в виде капилляра. В.этой же зоне заканчивается капилляром и трубка. минерализации. . Сущность способа заключается в следующем. . Навеску исследуемого вещества 10 (6-20 мг) и несколько капель гептана помещают в трубку 3 и закрывают трубкой 4 минерализации, заполненной на 3/4 объема порошкообразным цинком. Всю систему соединяют с вакуумирующим устройством и,.создают незначительное разрежение, которое фиксируют двумя кранами 6. При создании первичного разрежения проходит испарение гептана, пары которого вытесняют воздух из системы, чем достигается создание восстанорительной среды в зоне пиролиза. В этой зоне термическое разрушение навески происходит при. 850-900 0 с образованием газообразных химически активных радикалов. В системе создают повторное разрежение, которое приводит к принудительному прохождению газообразных продуктов пиролиза через трубку 4с нагретым до цинком, образуя фосфид цинка.. Затем в сиЬтему подают очищенный газообразный водород до полного уст- . ранения перепада давления. При этом в трубке 4 протекает химическая реакции с образованием фосфина по схеме: Система вновь вакуумируется, а газообразные продукты (фосфин и избыток хлористого водорода) в течение 3-6 мин пропускаются через поглотительный аппарат 7 со свежеприготовленным раствором бромной воды(15 мл). После поглощения фосфииа раствор из аппарата 7 переносят в коническую колбу ем|костью 50 мл, поглотительный аппарат несколько раз промывают дистиллированной водой и промывные воды сливают в эту же колбу. Из раствора отгоняют избыток брома, охлаждают и количественно переносят в делительную воронку, добавляют 2 мл 1 н, раствора серной кислоты и 6 мл раствора молибдата аммония в серной кислоте, перемешивают и к образовавшемуся раствору желтого цвета молибдена фосфорной кислоты приливают 50 мЛ диэтилового эфира, смесь встряхивают и после разделения слоев воду сливают, а слой эфира п.ереносят в мерную колбу емкостью.100 мл. Стенки делительной воронки промывают 10 мл этанола.

сливают в мерную колбу и объем в ней доводят до метки.

Дальнейшее количественное определение фосфора осуществляют колориметрическим ..

Предлагаемый способ дает возможность не только npHMeHHtb новый восстанови гель - порошкообразный цинк, но и позволяет при одной заправке восстановителем на установке проводить количественное определение фосфора в 70-80 навесках различных фосфорсодержащих-: органических соединениях, анализировать метсшлосодержащие органические вещества, а также вещества содержащие серу, галогены или азот, которые своим присутствием не мешают количественному определению фосфора. Это достигается за счет применения хлористого водорода для разрушения фосфида цинка,., не применяя также трудоемкие и сложные технологические операции, как постоянная разборка и сборка установки, количественный перенос реакционной смеси в специальную посуду, растворение плава и фильтрование раствора. При этом

соблюдается высокий уровень техники безопасности работы химика - аналитика (газообразный фосфин остается в замкнутой системе)что, в свою очередь, не приводит к потерям фосфора в виде PHj и повышает точность определения фосфора.

Способ достаточно выражен и прост, не требует для своего выполнения сложной аппаратуры и дорогих химреактивов, может найти применение в различных аналитических лаборатории ях. Продолжительность анализа не более 20 мл. Точность определения лежит в пределах 0,3 абсол.%.

В таблице приведены некоторые результаты количественного определения фосфора в органических соедине ниях по предлагаемому способу. Полученный цинк по отношению к

фосфору обладает высокой реакционной способностью, при сравнительно низкой температуре (); а фосфид цинка - способностью легко разрушаться хлористым водородом с образованием

фосфина. На основе этих свойств цинка и его соединении и разработан предлагаемый спосОб.

9,75

12,63

10,79

7,23

9,14.

10,11

15,38

12,26 «

7,86

Формула изобретения

Способ определения фосфора в органических соединениях, включающий нагревание навески исходного соединения в присутствии восстановителя и последующую количественную регистрацию одним из. известных методов.

+0,09

14,28 -0,17 17,02 +0,16 28,30 +0,20 76,74 +0,02 32,95 -0,28 28, 39 +0,03 11,97 -0,21 32,76 -0,18 17,21

отличающийся тем, что, с целью упрощения процесса минера 0 лизации и повышения, точности опре-т деления, в качестве восстановителя применяют порошкообразный цинк, а минерализацию нарески ве1аества проводят в двух температурных зонах

65 в атмосфере хлористого водорода.

Источники информации/ принятые во внимание при экспертизе

М., Химическая литература, 1961, с. 270.

2. Авторское свидетельство СССР .525882, кл. G 01 N 31/10, 1974 (прототип).