способ определения карбоновых кислот

Формула изобретения

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КАРБОНОВЫХ КИСЛОТ путем титрования щелочью в присутствии индикатора на основе паранитробензгидроксамовой кислоты, отличающийся тем, что в качестве индикатора используют смесь 0,2%-ного фаствора паранитробензилгидроксамовой кислоты и 0,02%-ного раствора метиленового голубого при объемном соотношении 2:1 соответственно.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области аналитической химии, в частности к титриметрическому определению карбоновых кислот.

В аналитической химии известен способ определения карбоновых кислот обладающих величиной рК 3-6 путем титрования щелочью с применением различных индикаторов. Из них наибольшее применение получил фенолфталеин [1,2,3]. Общеизвестным недостатком последнего является невысокая точность его из-за большой чувствительности к примесям карбонатов в растворе титранта и к углекислоте воздуха [4].

Наиболее близким техническим решением является предложенный в последние годы способ определения карбоновых кислот путем титрования щелочью в присутствии индикатора на основе пара-нитробензгидроксамовой кислоты [5].

Однако известный способ имеет также невысокую точность определения, связанную с тем, что процесс титрования связан с изменением окраски индикатора в эквивалентной точке из бесцветной в желтую. Такое изменение цвета является неконтрастным, с трудом различимым глазом, особенно, в условиях плохого освещения. Это связано с тем, что глаз человека обладает максимальной чувствительностью к зеленому цвету (за 100%-ную чувствительность глаза условно принимается чувствительность к зеленой линии спектра с длиной волны 553 нм [6], а чувствительность к желтому и голубому цветам резко снижается (на 20-30%).

Целью предложенного способа является повышение точности титриметрического определения карбоновых кислот путем изменения цветового перехода индикатора в эквивалентной точке титрования из неконтрастного в контрастный.

Указанная цель достигается тем, что в способе определения карбоновых кислот путем титрования щелочью в присутствии индикатора на основе пара-нитробензгидроксамовой кислоты, согласно предлагаемому решению, в качестве индикатора используют смесь 0,2%-ного раствора пара-нитробензгидроксамовой кислоты и 0,02%-ного раствора метиленового голубого при объемном соотношении, равном 2:1.

Сравнение заявленного решения с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается от известного тем, что в нем в качестве индикатора используют смесь 0,2%-ного раствора пара-нитробензгидроксамовой кислоты и 0,02% -ного раствора метиленового голубого при объемном соотношении, равном 2:1, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого решения критерию "новизна".

Сравнение заявляемого технического решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями [7] в данной и смежной областях техники позволило выявить техническое решение, содержащее признак, сходный с признаком, отличающим заявляемое техническое решение от прототипа - использования внутреннего светофильтра, например для индикатора с рТ-8,3 - водного раствора тимолового синего. В этом случае окраска индикатора в эквивалентной точке титрования изменяется из желтой через грязно-зеленую в фиолетовую. Такой переход является растянутым и трудным для фиксации. Используемый в заявляемом техническом решении метиловый голубой, химически не взаимодействующий с определяемым веществом, представляет собой внутренний светофильтр, позволяющий получить четко фиксируемое изменение цвета из голубого в чисто зеленое за счет проявления нового свойства - возможности контрастного перехода окраски из голубой в чисто зеленую без промежуточных оттенков, что приводит к достижению положительного эффекта - повышению точности определения основного вещества в карбоновых кислотах в условиях плохого освещения и при освещении лаборатории лампами накаливания. Это позволяет сделать вывод, что заявляемое решение соответствует критерию "изобретательский уровень".

Сущность изобретения заключается в следующем: контрастность изменения окраски индикатора в эквивалентной точке титрования зависит от разности длин волн максимумов поглощения молекулярной и анионной форм индикатора. Наибольшая контрастность наблюдается у одноцветных индикаторов, к которым относится прототип заявляемого изобретения пара-нитробензгидроксановая кислота.

При выполнении титриметрического определения карбоновых кислот в условиях освещения лабораторными лампами накаливания их излучение придает бесцветной молекулярной форме индикатора желтоватый оттенок, затрудняющий индикацию эквивалентной точки титрования. Кроме того, как это отмечалось выше, чувствительность человеческого глаза к желтому цвету значительно ниже, чем к зеленому цвету. Введение в раствор внутреннего светофильтра, окрашенного в голубой цвет, приводит в результате сложения окрасок к изменению цвета анионной формы индикатора в зеленый, который хорошо фиксируется глазом даже в условиях плохого освещения. Желтоватый оттенок молекулярной формы индикатора, появляющийся при освещении рабочего места лампами накаливания полностью подавляется голубой окраской раствора метиленового голубого. Таким образом, в эквивалентной точке титрования окраска раствора изменяется из голубой в чисто зеленую, что приводит к существенному снижению относительной погрешности определения и к значительному уменьшению среднеквадратичной ошибки предлагаемого способа определения карбоновых кислот и сужение доверительного интервала результатов.

В результате исследования установлено, что наиболее хорошие результаты анализа получаются при применении раствора индикатора, состоящего из смеси 0,2%-ного водного раствора пара-нитробензгидроксамовой кислоты и 0,02%-ного водного раствора метиленового голубого, взятых в объемном соотношении 2:1.

Наилучшая воспроизводимость и точность результатов при использовании в качестве индикатора раствора пара-нитробензгидроксамовой кислоты достигается при концентрации последней, равной 0,2%, так как при этой концентрации глаз наиболее четко фиксирует изменение окраски индикатора.

Концентрация метиленового голубого, равная 0,02%-ной, взята из условия равной красящей силы как для метиленового голубого, так и для пара-нитробензгидроксамовой кислоты. При других концентрациях это равенство не соблюдается, что приводит к появлению в эквивалентной точке титрования посторонних грязных оттенков, которые затрудняют фиксацию момента окончания титрования.

П р и м е р.

Основное вещество определяли в ледяной уксусной кислоте, концентрированной муравьиной и кристаллической лимонной следующим образом.

Навеску анализируемой кислоты, массой 1,000 г помещали в коническую колбу и разбавляли дистиллированной водой до объема 25 мл. В колбу прибавляли 3 мл смеси 0,2%-ного водного раствора пара-нитробензгидроксамовой кислоты и 0,02%-ного водного раствора метиленового голубого, взятых в соотношении 2:1, т.е. 2 мл раствора индикатора и 1 мл раствора светофильтра, и после перемешивания содержимое колбы титровали 1 н. титрованным раствором гидроксида натрия до изменения окраски из голубой в чисто зеленую.

В таблице приведены результаты определения содержания основного вещества в карбоновых кислотах с применением различных индикаторов.

Представленные данные показывают, что наиболее оптимальным является соотношение индикатора и светофильтра, равное 2:1. При таком соотношении достигаются минимальные величины среднеквадратичной ошибки и вероятной относительной погрешности и наиболее узкий доверительный интервал.

Применение титриметрического способа определения карбоновых кислот, использующего в качестве индикатора смесь пара-нитробензгидроксамовой кислоты и метиленового голубого позволяет существенно повысить точность и улучшить воспроизводимость результатов определения содержания основного вещества, по сравнению с чистой пара-нитробензгидроксамовой кислотой, а также с фенолфталеином, предусмотренным действующими стандартами.