Патент на изобретение №2308030
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МАССОВОЙ ДОЛИ ОСНОВНОГО ВЕЩЕСТВА КИСЛЫХ МОНОЭФИРОВ МЕТИЛФОСФОНОВОЙ КИСЛОТЫ
(57) Реферат:
Изобретение относится к исследованию или анализу небиологических материалов химическими способами, конкретно к определению массовой доли основного вещества кислых моноэфиров метилфосфоновой кислоты (O-изопропиловый эфир метилфосфоновой кислоты, O-пинаколиновый эфир метилфосфоновой кислоты, O-изобутиловый эфир метилфосфоновой кислоты) путем титрования с помощью химических индикаторов. Способ определения массовой доли основного вещества кислых моноэфиров метилфосфоновой кислоты заключается в анализе водных растворов алкиловых моноэфиров метилфосфоновой кислоты при обработке пробы избытком 0,1 н. раствора гидрата окиси натрия, после чего пробу выдерживают 30 минут и титруют 0,1 н. раствором соляной кислоты в присутствии бромтимолового синего в качестве индикатора до изменения его окраски от синего до желто-зеленого цвета, в аналогичных условиях проводят холостой опыт, и в обоих случаях фиксируют объем израсходованного на титрование 0,1 н. раствора соляной кислоты, массовую долю основного вещества рассчитывают из заданного соотношения. Достигается упрощение и повышение точности анализа. 3 табл.
Изобретение относится к исследованию или анализу небиологических материалов химическими способами, конкретно к определению массовой доли основного вещества кислых моноэфиров метилфосфоновой кислоты (О-изопропиловый эфир метилфосфоновой кислоты, О-пинаколиновый эфир метилфосфоновой кислоты, О-изобутиловый эфир метилфосфоновой кислоты) путем титрования с помощью химических индикаторов. Химические соединения: О-изопропиловый эфир метилфосфоновой кислоты, О-пинаколиновый эфир метилфосфоновой кислоты, О-изобутиловый эфир метилфосфоновой кислоты являются продуктами деструкции отравляющих веществ – фторангидрида изопропилового эфира метилфосфоновой кислоты (зарин), фторангидрида пинаколиново-го эфира метилфосфоновой кислоты (зоман), О-изобутил- S-2-(N,N-диэтиламино) этилме-тилтиофосфоната (Ви-икс). В системе экологической безопасности при осуществлении комплекса мероприятий по мониторингу повседневной деятельности, а также в целях предупреждения предаварийных и аварийных ситуаций на объектах по хранению и уничтожению химического оружия одной из задач является измерение определенных параметров и сравнения их с соответствующими нормативными значениями. Такая задача сводится к метрологической аттестации образцов по определению в них массовой доли основного вещества с целью использования таковых для решения измерительных задач, связанных с разработкой, поверкой и градуировкой средств измерения, разработки и метрологической аттестации методик определения содержания отравляющих веществ, продуктов их деструкции в контролируемых средах, контроля показателей качества измерений, выполняемых аттестованными химико-аналитическими лабораториями [6-9]. Известны способы выполнения измерений массовых концентраций зарина, зомана, Ви-икс в воздухе рабочей зоны газохроматографическим методом с пламенно- фотометрическим детектированием [1]. Недостатком этих способов является: высокая погрешность измерения от ±21% до ±24%; способы рекомендуются для оценки соответствия содержания зарина, зомана, Ви-икс в воздухе рабочей зоны гигиеническим нормам; время одного анализа составляет более 60 минут; способы предполагают определение только самих фосфорорганических отравляющих веществ (зарин, зоман, Ви-икс). Известен способ определения микроколичеств изопропилового эфира фторангидрида метилфофоновой кислоты в почве [2]. Недостатками данного способа является то, что способ включает биохимический анализ, погрешность которого, как известно из [3], составляет до ±25%; высокая стоимость препаратов холинэстеразной группы; достаточно жесткие температурные условия при проведении анализа (+36,6°C); расчет найденного количества зарина проводят с учетом установленного коэффициента экстракции, который может колебаться в зависимости от состава и вида почв; регламентацией времени экстракции, проводимой дистиллированной водой с использованием ультразвукового воздействия (10 мин). Несоблюдение временного параметра экстракции приводит к деструкции изопропилового эфира фторангидрида метилфофоновой кислоты. Наиболее близким по технической сущности является способ определения метил-фосфоновой кислоты и ее моноэфиров как химических маркеров фосфорорганических отравляющих веществ [4-5], который заключается в определении кислых моноэфиров метилфосфоновой кислоты в битумно-солевых массах газожидкостным хроматографированием с использованием внешнего стандарта. Не останавливаясь на сложности и длительности пробоподготовки, следует отметить, что погрешность количественного определения в значительной степени определяется чистотой используемого внешнего стандарта. Целью предлагаемого изобретения является исключение многостадийности пробоподготовки, использования дорогостоящего оборудования и реагентов, снижение погрешности количественного определения до 1,0% при определении массовой доли основного вещества моноэфиров метилфосфоновой кислоты в стандартных образцах различной категории. Указанная цель достигается применением титриметрического способа установления значения массовой доли основного вещества в исследуемых кислых моноэфирах метилфосфоновой кислоты, который по стоимости используемого оборудования, времени проведения анализа и погрешности определения значительно превосходит газохроматографический метод и может быть осуществлен в условиях заводской лаборатории. Суть предлагаемого способа заключается в том, что раствор анализируемого вещества обрабатывают избытком 0,1 н. раствора гидроокиси натрия выдерживают 30 минут и титруют 0,1 н. раствором соляной кислоты в присутствии бромтимолового синего в качестве индикатора. Точка эквивалентности в предлагаемом способе определяется по переходу окраски индикатора от синего до желто-зеленого цвета. Химические процессы протекают согласно приведенным ниже реакциям по схемам: а) б) в) Предлагаемый способ измерения массовой доли основного вещества в исследуемых образцах (изопропилового, изобутилового, пинаколинового моноэфиров метилфосфоновой кислоты) проводят в следующей последовательности. В коническую колбу вместимостью 100 мл помещают (0,10-0,20) г исследуемого кислого моноэфира метилфосфоновой кислоты. Затем в колбу вносят 50 мл дистиллированной воды, тщательно растворяют навеску (допускается применение ультразвуковой ванны) и приливают с помощью пипетки или бюретки точно 15,0 мл 0,1 н. раствора гидроокиси натрия, перемешивают и оставляют на 30 минут при комнатной температуре. Затем к полученному раствору из капельницы добавляют 3 капли индикатора бромтимолового синего и титруют избыток 0,1 н. раствора щелочи 0,1 н. раствором соляной кислоты до изменения окраски индикатора от синего до желто-зеленого цвета, фиксируя объем V1, мл. В аналогичных условиях проводят холостой опыт, фиксируя объем V2, мл. Вычисление результатов измерений массовой доли М, %, мас., основного вещества в моноэфире метилфосфоновой кислоты выполняют по формуле:
где: V1 – объем 0,1 н. раствора соляной кислоты, пошедший на титрование избытка гидроокиси натрия с бромтимоловым синим в пробе, мл; V2 – объем 0,1 н. раствора соляной кислоты, пошедший на титрование гидроокиси натрия с бромтимоловым синим в холостом опыте, мл; K1 – титр кислого моноэфира метилфосфоновой кислоты, эквивалентный 1 мл 0,1 н. раствора гидроокиси натрия, г/мл; К1 О-изобутилметилфосфоната=0,0152131 г/мл; К1 О-изопропилметилфосфоната=0,0138104 г/мл, К1 О-пинаколилметилфосфонат=0,0180186 г/мл, К2 – поправочный коэффициент к концентрации раствора соляной кислоты (К=1 при использовании стандарт-титра); m – масса навески пробы кислого моноэфира МФК, взятая для измерений, г. Примечание: Выбор общего поправочного коэффициента К2 при расчете массовой доли основного вещества (M) по выражению (1) обусловлен возможностью определения М в отсутствие стандарт-титра кислоты (ТУ 2642-001-49415344-99). Определение коэффициента поправки в этом случае проводят в соответствии с ГОСТ 25794.1-83 – ГОСТ 25794.3-83. Общее время продолжительности одного анализа с учетом времени на подготовку пробы составляет до 50 мин. Результаты анализа массовой доли основного вещества кислых моноэфиров метилфосфоновой кислоты представлены в таблицах 1-3.
Результаты таблиц 1-3 показывают, что полученные по предлагаемому способу средние значения массовых долей основного вещества О-изопропилового эфира метил-фосфоновой кислоты, О-пинаколинового эфира метилфосфоновой кислоты, О-изобутилового эфира метилфосфоновой кислоты с доверительной вероятностью 0,95 имеют расхождение с истинным значением в пределах 1,0% погрешности предлагаемого способа. Таким образом, предложенный способ позволяет определить массовую долю основного вещества в образцах состава: О-изопропиловый эфир метилфосфоновой кислоты, О-пинаколиновый эфир метилфосфоновой кислоты, О-изобутиловый эфир метилфосфоновой кислоты. Помимо этого способ рекомендуется для метрологической аттестации образцов состава: О-изопропиловый эфир метилфосфоновой кислоты. О-пинаколиновый эфир метилфосфоновой кислоты, О-изобутиловый эфир метилфосфоновой кислоты, планируемых к использованию на объектах по уничтожению химического оружия в качестве стандартных образцов или государственных стандартных образцов. Такие образцы необходимы для обеспечения единства и требуемой точности измерений при решении измерительных задач, связанных с разработкой, поверкой и градуировкой средств измерения, разработкой и метрологической аттестации методик определения содержания отравляющих веществ, продуктов их деструкции в контролируемых средах, контроля показателей качества измерений, выполняемых химико-аналитическими лабораториями. Предложенный способ позволяет решить объектовым лабораториям острую потребность в количественном определении массовой доли основного вещества с погрешностью до 1-2% мас. Источники информации 1. Сборник методик выполнения измерений фосфорорганических отравляющих веществ газохроматографическим методом с ПФД и ферментативным методом. Федеральное управление по безопасному хранению и уничтожению химического оружия. ФУ/5/90, М., 2005, 179 с. 2. Н.И. Алимов, А.Ю. Лобур, С.А. Баженов, Л.Н. Солодкова, С.И. Щербин. Патент РФ №2213349. Войсковая часть 61469, 2001. 3. Руководство по работе в автомобильной радиометрической и химической лаборатории АЛ-4М. Воениздат. 1988. 4. Е.И. Савельев, А.С. Радилов, Т.А. Кузнецова, Н.Ф. Волынец. Журнал прикладной химии. 2001. Т.74. Вып.10, с.1671-1676. 5. Е.И. Савельев, И.Г. Зенкевич, Т.А. Кузнецова, А.С. Радилов, Г.В. Пшеничная. Российский химический журнал, журнал российского химического общества им. Д.И. Менделеева. 2002. Т.46. Вып.6, с.82-91. 6. Стандартные образцы состава чистых веществ. Методы аттестации. Основные положения. МИ 2574-2000, УрНИИМ, 2000. 10 с. 7. ГОСТ 8.315-97 Стандартные образцы состава и свойств веществ и материалов. Мн. 1998. 25 с. 8. ГОСТ Р ИСО 5725-2002. Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений. М. 2002. Ч.1-5. 9. Показатели точности, правильности, прецизионности методик количественного химического анализа. Методы оценки. МИ 2336-2002. 48 с.
Формула изобретения
Способ определения массовой доли основного вещества кислых моноэфиров метилфосфоновой кислоты, заключающийся в анализе водных растворов алкиловых моноэфиров метилфосфоновой кислоты при обработке пробы, отличающийся тем, что пробу обрабатывают избытком 0,1 Н раствора гидрата окиси натрия, выдерживают 30 мин и титруют 0,1 Н раствором соляной кислоты в присутствии бромтимолового синего в качестве индикатора до изменения его окраски от синего до желто-зеленого цвета, в аналогичных условиях проводят холостой опыт, и в обоих случаях фиксируют объем израсходованного на титрование 0,1 Н раствора соляной кислоты, массовую долю основного вещества рассчитывают из соотношения
где V1 – объем 0,1 Н раствора соляной кислоты, израсходованной на титрование пробы основного вещества, мл; V2 – объем 0,1Н раствора соляной кислоты, израсходованной на титрование в холостом опыте, мл; k1 – титр алкилового моноэфира метилфосфоновой кислоты, эквивалентный 1 мл 0,1 Н раствора гидроокиси натрия, г/мл; К1 О-изобутилметилфосфоната=0,0152131 г/мл; К1 О-изопропилметилфосфоната=0,0138104 г/мл; К1 О-пинаколилметилфосфонат=0,0180186 г/мл; К2 – поправочный коэффициент к концентрации раствора соляной кислоты (К2=1 при использовании стандарт-титра,); m – масса навески пробы кислого моноэфира метилфосфоновой кислоты, взятая для измерений, г.
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
