книги из ГПНТБ / Гурова Т.А. Технический анализ и контроль производства пластмасс учеб. пособие для техникумов
.pdfМетод заключается в том, что неизвестную разность потенциалов уравновешивают противоположно направ ленной известной. Когда неизвестная разность потенци алов уравновешена, стрелка гальванометра устанавлива ется на нуле.
Титрование проводят следующим образом: в сосуд для титрования (химический стакан) вносят определен
ное |
количество исследуемого раствора, |
погружают |
в ра |
|||||||||||
|
|
|
S |
|
|
створ индикаторный |
элек |
|||||||
|
|
|
|
|
трод и один конец элек |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
тролитического |
|
мостика |
||||||
|
|
|
|
|
|
(рис. |
31). |
Второй |
|
конец |
||||
|
|
|
|
|
|
мостика |
опускают |
в ста |
||||||
|
|
|
|
|
|
канчик |
с |
|
насыщенным |
|||||
|
|
|
|
|
|
раствором |
хлорида |
ка |
||||||
|
|
|
|
|
|
лия |
или |
другого |
электро |
|||||
|
|
|
|
|
|
лита, |
туда |
же |
опускают |
|||||
|
|
|
|
|
|
трубку насыщенного |
ка |
|||||||
|
|
|
|
|
|
ломельного |
|
полуэлемен- |
||||||
|
|
|
|
|
|
га. Составленную |
гальва |
|||||||
|
|
|
|
|
|
ническую |
цепь |
присоеди |
||||||
|
|
|
|
|
|
няют |
к |
клеммам |
потен |
|||||
|
|
|
|
|
|
циометра |
|
и |
|
измеряют |
||||
|
|
|
|
|
|
э. д. с. цепи, а затем при |
||||||||
Рис. |
31. |
Схема |
гальванической |
ступают к титрованию ис |
||||||||||
цепи при компенсационном потен- |
следуемого |
раствора |
при |
|||||||||||
циометрическом |
титровании: |
непрерывном |
перемеши |
|||||||||||
/ — б ю р е т к а ; |
2 — и н д и к а т о р н ы й |
э л е к т |
вании. |
|
|
|
|
|
|
|||||
р о д ; |
3 — с о с у д д л я т и т р о в а н и я ; |
4 — |
Перемешивание |
раст |
||||||||||
э л е к т р о л и т и ч е с к и й м о с т ; 5 — н а с ы щ е н |
||||||||||||||
м е л ь н ы й |
п о л у э л е м е н т |
( э л е к т р о д |
вора |
осуществляют |
при |
|||||||||
н ы й р а с т в о р э л е к т р о л и т а ; |
6 — к а л о |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
с р а в н е н и я ) ; |
7 — м а г н и т н а я |
м е ш а л к а ; |
помощи |
магнитной |
ме |
|||||||||
|
8 — п о т е н ц и о м е т р |
|
|
шалки. |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
Титрованный |
|
раствор |
||||||
приливают из |
бюретки |
быстро, а |
по |
мере |
приближения |
|||||||||
к точке |
эквивалентности — пѳ |
0,1 |
или |
0,05 |
мл |
каждый |
||||||||
раз |
записывая |
показания потенциометра |
(э. |
д. |
с. цепи) |
в милливольтах после установления стрелки гальвано метра на нуль шкалы. Как только произойдет скачок по тенциала индикаторного электрода, делают еще 3—4 измерения после прибавления очередных порций тит рованного раствора и на этом титрование заканчи вают.
Для нахождения точки эквивалентности при потенциометрическом титровании строят график титрования
7Ѳ
в координатах Е—V, |
где Е — э. д. с. цепи, мв; V — |
объем титрованного |
раствора, мл. |
Точка эквивалентности соответствует точке перегиба кривой (рис. 32).
В аналитической практике большей частью определя ют точку эквивалентности непосредственно по скачку потенциала индикаторного электрода.
|
Ѵш |
15ß Щ7 15,8 |
15ß 16,0 |
15! Щ Ѵ,мл |
|
Рис. 32. Кривая |
потенциометрическо- |
Рис. |
33. Кривая |
потенциометриче- |
|
го титрования |
в системе координат |
ского |
титрования |
в системе |
коор- |
Е—Ѵ |
|
динат - у р - " - " |
|
||
|
|
|
|
Для более точного определения точки эквивалентно
сти |
рекомендуется строить |
график |
в |
координатах |
|||||
д-р— У, |
г Де A i : |
|
изменение |
потенциала |
электрода |
||||
между двумя |
порциями добавленного |
титрованного рас |
|||||||
|
— |
|
|
|
|
|
|||
твора; |
\Ѵ—порция |
|
добавленного титрованного |
раст |
|||||
вора. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В |
этом случае |
кривая потенциометрического |
титро |
вания имеет максимум (рис. 33), который соответствует
точке |
эквивалентности. |
|
||
Запись |
результатов |
потенциометрического |
титрова |
|
ния удобно |
свести в |
таблицу (табл. 2). |
|
|
Некомпенсационный метод. Он является более удоб |
||||
ным в смысле простоты установки и быстроты |
определе |
|||
ния. |
|
|
|
|
При |
некомпенсационном потенциометрическом методе |
71
О б ъ е м п р и б а в л е н |
Разность |
ного т и т р о в а н н о г о |
о б ъ е м о в |
раствора V, мл |
Л V, мл |
|
|
|
Т а б л и ц а |
2 |
Э . д . с. |
И з м е н е н и е |
И з м е н е н и е э. д . с . |
|
|
э . д. с. |
м е ж д у |
на 1 мл прибавленного |
||
цепи Е, мв |
двумя |
и з м е р е |
раствора Д £ / Л Ѵ , |
|
|
ниями |
\ Е, мв |
мв/мл |
|
титрования измеряемый элемент, состоящий из тит
руемого |
раствора и |
погруженной |
в него пары электро |
|||||||||
|
|
|
|
|
дов, |
через |
переменное |
со |
||||
|
|
|
|
|
противление |
присоединя |
||||||
|
|
|
|
|
ют |
к |
полюсам |
чувстви |
||||
|
|
|
|
|
тельного |
измерительного |
||||||
|
|
|
|
|
прибора |
(гальванометра, |
||||||
|
|
|
|
|
микроамперметра, |
милли |
||||||
|
|
|
|
|
вольтметра). |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
Титрованный |
раствор |
|||||
|
|
|
|
|
приливают |
из бюретки |
по |
|||||
|
|
|
|
|
каплям при |
непрерывном |
||||||
|
|
|
|
|
перемешивании |
|
титруе |
|||||
|
|
|
|
|
мого |
раствора. |
В |
точке |
||||
|
|
|
|
|
эквивалентности |
возника |
||||||
|
|
|
|
|
ет |
скачок |
потенциала |
ин |
||||
|
|
|
|
|
дикаторного |
электрода |
и |
|||||
|
|
|
|
|
стрелка |
измерительного |
||||||
Рис. 34. Схема гальванической це |
прибора резко отклоняет |
|||||||||||
пи при некомпенсационном потен- |
ся. |
Электрическая |
схема |
|||||||||
циометрическом титровании: |
установки |
для |
некомпен |
|||||||||
/ — с о с у д |
д л я |
т и т р о в а н и я ; |
2 — |
э л е к т |
сационного |
потенциомет- |
||||||
р о д с р а в н е н и я |
( к а л о м е л ь н ы й |
э л е к т |
рического |
|
титрования |
|||||||
р о д ) ; 3 — и н д и к а т о р н ы й э л е к т р о д |
( п л а |
|
||||||||||
т и н о в ы й ) ; |
4 — м и к р о а м п е р м е т р ; |
R — |
приведена |
|
на |
рис. |
34. |
|||||
п е р е м е н н о е с о п р о т и в л е н и е ; К — к л ю ч |
Титрование |
проводят |
в |
|||||||||
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
химическом |
стакане, снаб |
женном пробкой с отверстиями для платинового электро да, каломельного полуэлемента и бюретки (рис. 35).
Перед началом титрования исследуемого раствора включают магнитную мешалку и с помощью переменно го сопротивления устанавливают световой указатель из мерительного прибора на нулевое положение шкалы.
Титрованный раствор приливают в исследуемый раст вор из бюретки по каплям. В начале титрования свето-
72
вой указатель измерительного прибора остается почти неподвижным; при дальнейшем прибавлении рабочего раствора световой указатель измерительного прибора,
отклоняясь |
вправо, |
начинает медленно возвращаться |
||||||||
в |
исходное |
положение. |
||||||||
В это время подачу рабо |
||||||||||
чего |
|
раствора |
|
произво |
||||||
дят |
|
со |
скоростью |
одной |
||||||
капли |
|
в |
5 |
сек. |
|
Титрова |
||||
ние |
|
продолжают |
|
до тех |
||||||
пор, |
пока световой |
ука |
||||||||
затель |
|
|
измерительного |
|||||||
прибора |
(от |
одной |
капли |
|||||||
титрованного |
раствора) |
|||||||||
не установится на опреде |
||||||||||
ленном |
делении |
шкалы и |
||||||||
останется |
в |
таком |
|
поло |
||||||
жении |
|
в |
течение |
|
1 |
мин |
||||
или за это время возвра |
||||||||||
тится |
|
в исходное |
положе |
|||||||
ние. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Такое |
положение |
све |
|||||||
тового |
|
указателя |
|
прибо |
||||||
ра |
свидетельствует |
о кон |
||||||||
це |
титрования. |
|
|
|
|
|||||
Определение |
|
pH |
по- |
|||||||
тенциометрическим |
|
мето |
||||||||
дом. |
Концентрация |
водо |
родных |
ионов |
|
является |
Рис. 35. Установка для |
неком |
|||
весьма |
важным |
|
показате |
|||||
лем |
в |
ряде технологиче |
пенсационного |
потенциометриче- |
||||
ского |
титрования: |
|
||||||
ских |
процессов. |
|
|
|
||||
|
|
• б ю р е т к а ; 2— п л а т и н о в ы й э л е к т р о д ; |
||||||
Концентрация |
водо |
|||||||
• к а л о м е л ь н ы й |
п о л у э л е м е н т ; |
4 — |
||||||
родных |
ионов |
выражает |
м а г н и т н а я м е ш а л к а |
|
||||
|
|
|
||||||
ся водородным |
показате |
|
|
|
лем pH, который представляет собой отрицательный ло гарифм активности водородных ионов:
pH \g а
Величина pH характеризует кислотность или щелоч ность растворов. Для чистой воды при 22° С pH 7.
Измерение pH потенциометрическим методом заклю чается в сравнении свойств индикаторного электрода в исследуемом растворе с его свойствами в стандартном
73
растворе с известным pH. Для оценки pH на основании таких сравнительных измерений пользуются стандарт ным буферным раствором или шкалой таких растворов.
Буферными называются растворы, pH которых мало зависит от разбавления и от прибавления небольших ко личеств кислот или оснований.
Настройка по 2 s |
Крутищ |
|
дуір. |
раалеГЧ'Н0 |
|
-*~ |
-H-2-rt\'W-H |
|
Пределы измерений pH
I „ -200 +200 Темп. {Датчик , /-О- паст
Рис. 36. Передняя панель прибора ЛПУ-01:
/ — п о к а з ы в а ю щ и й п р и б о р ; 2 — с в е т о ф и л ь т р к о н т р о л ь н о й л а м п ы ; 3— т у м б л е р ; 4— п е р е к л ю ч а т е л ь « В и д ы р а б о т » ; 5 — п е р е к л ю ч а т е л ь « П р е д е л ы и з м е р е н и й » ; 6 — п е р е м е н н о е с о п р о т и в л е н и е н а с т р о й к и « К р у т и з н а » ; 7— п е р е м е н
ное |
с о п |
р о т и в л е н и е |
н а с т р о й к и по |
б у ф е р н о м у |
р а с т в о р у ; |
8 — п е р е м е н н о е с о п р о т и в л е н и е р у ч |
|||
ной |
т е м п е р а т у р н о й |
к о м п е н с а ц и и ; |
9 — к л е м м а |
з а з е м л е н и я д а т ч и к а ; 10 — в и н т ф и к с а ц и и у з л а р у ч н о г о т е м п е р а т у р н о г о к о м п е н с а т о р а
Для измерения pH применяют различные системы потенциометров и pH-метров, устройство которых по зволяет прямо получать величины э. д. с. или pH.
В лабораторной практике широкое распространение получил pH-метр ЛПУ-01.
Конструкция прибора ЛПУ-01. Прибор представля ет собой потенциометр ЛПУ-01 с датчиком ДЛ-01. Эле менты измерительной схемы прибора и электронный уси-
74
литель размещены в металлическом корпусе. Все управ ление прибором выведено на переднюю панель (рис. 36), в верхней части которой установлен показывающий при бор 1. Шкала прибора градуирована в единицах pH и милливольтах.
Слева от показывающего прибора находится свето фильтр 2 контрольной лампочки, сигнализирующей
отом, что pH-метр включен. Включение прибора произ
водится |
тумблером |
3. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
В |
средней |
части |
|
передней |
|
|
|
|
|
|
|
||||
панели |
установлены |
два |
пере |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
ключателя 4 и 5, предназначен |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
ные для |
включения |
pH-метра |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
на требуемые пределы в зави |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
симости от вида работы. Пере |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
ключатель |
4 предназначен для |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
включения |
измерения |
в преде |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
лах —200 Ы - 1400 |
и |
+200 : |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
— 1400 |
кв. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
При |
измерении |
pH |
пере |
Рис. |
37. Боковая |
сторо |
|||||||||
ключатель |
ставится |
в |
среднее |
||||||||||||
на |
прибора |
ЛПУ-01: |
|||||||||||||
положение. |
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
/ — о т к и д н а я |
к р ы ш к а : |
2, |
||||||||
Пределы |
измерений |
pH |
|||||||||||||
|
3 — |
п о т е н ц и о м е т р ы |
|
||||||||||||
устанавливаются |
переключа |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
телем |
5. Переменное сопротив |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
ление |
7 |
(«Настройка |
по буферному |
раствору») |
и |
пере |
|||||||||
менное |
сопротивление |
6 |
(«Крутизна») |
предназначена |
|||||||||||
для настройки |
прибора |
по буферным |
растворам. Оси |
этих сопротивлений закрыты колпачками, предупреж дающими случайное изменение настройки прибора при работе с ним. С левой стороны прибора (рис. 37) под откидной крышкой 1 помещены потенциометры, позво ляющие изменять координаты изопотенциональной точ ки, на которую настроен прибор.
В приборе ЛПУ-01 предусмотрена возможность руч ной и автоматической компенсации изменения характе ристики электродной системы в зависимости от темпера туры контролируемого раствора. Ручная компенсация осуществляется переменным сопротивлением 8 (см. рис. 36). На передней панели прибора нанесена шкала температур от 0 до 100° С с ценой деления 2°. Для авто матической температурной компенсации применяется специальный термокомпенсатор, который подключается
75
к клемімам / и 2, расположенным на задней панели при бора (рис. 38).
Для ручной температурной компенсации клеммы 2 и 3 соединяют перемычкой. Клеммы 4 и 5 предназначены для подключения регистрирующего прибора. В качестве регистрирующего прибора могут быть использованы ав
томатические потенциометры ЭПП-09, |
ЭДП |
и др. |
|
3 |
10 11 4 S 6 |
7 |
в |
Я
Рис. 38. Задняя панель прибора ЛПУ-01:
/, 2 — к л е м м ы д л я т е р м о к о м п е н с а т о р а ; 3 — к л е м ма д л я р у ч н о й т е р м о к о м п е н с а ц и и ; 4, 5 — к л е м м а д л я п о д к л ю ч е н и я р е г и с т р и р у ю щ е г о п р и б о р а ; 6 — к л е м м а д л я з а з е м л е н и я ; 7 — п р е д о х р а н и т е л ь ; 8 —
п о д к л ю ч е н и е в |
с е т ь на 220 |
в; 9 — а в т о т е р м о - |
|
к о м п е н с а т о р ; 10 — п е р е м ы ч к а ; / / — у п о р |
|||
Включение |
прибора. |
Чтобы |
включить прибор, надо |
сначала подключить датчик ДЛ-01 к прибору (рис. 39), для чего штеккер, которым оканчивается кабель датчи ка, вставить в гнездо с надписью «Датчик». Провод за земления датчика присоединить к клемме «Земля» на передней панели прибора. Для заземления корпуса при бора соединить клемму 6 на задней стенке прибора (рис. 38), обозначенную знаком заземления, с линией за земления.
Установить механический нуль показывающего при бора, для чего, поворачивая отверткой корректор нуля, установить стрелку на нулевую (начальную) отметку шкалы (см. рис. 36).
Переключатели «Виды работ» 4 и «Пределы измере ний» 5 (рис. 36) установить в положение, соответствую щее виду работы.
Если измерения будут производиться с ручной темпе ратурной компенсацией, то проверить наличие перемыч ки между клеммами 2 и 3 на задней панели прибора. При
76
автоматической температурной компенсации перемычка с клеммы 2 снимается, а к клеммам 1 и 2 присоединяют ся выводы термокомпенсатора.
Включить прибор в сеть на 220 в. Если напряжение сети 127 в, то используют бытовой повышающий транс форматор.
Включить прибор, установив тумблер на передней стенке прибора в положение «Включено»; при этом заго рается контрольная лампочка.
Рис. 39. Схема установки для потенциометрических измерений на приборе ЛПУ-01:
/ — и з м е р и т е л ь н ы й э л е к т р о д ; 2 — п р о т о ч н ы й в с п о м о г а т е л ь н ы й э л е к т р о д ; 3 — п о т е н ц и о м е т р , и с п о л ь з у е м ы й в к а ч е с т в е и с т о ч н и к а к о м п е н с а т о р н о г о н а п р я ж е н и я ; 4 — с о е д и н и т е л ь н ы й к а б е л ь ; 5 — к л е м м ы д а т ч и к а Д Л - 0 1 ; 6 — п р и б о р Л П У - 0 1
При потенциометрических измерениях на приборе ЛПУ-01 с датчиком ДЛ-01 можно применять различные измерительные электроды, в том числе металлические.
Отсчет показаний производят по нижней шкале по казывающего прибора и умножают на 100. Измеритель ный электрод присоединяют к клемме «ИЗМ» лабора торного датчика. В качестве вспомогательного электро да рекомендуется использовать хлорсеребряный элект род, который установлен в датчике.
Г Л А В А II
АНАЛИЗ ОТДЕЛЬНЫХ ВИДОВ СЫРЬЯ
ВПРОИЗВОДСТВЕ СИНТЕТИЧЕСКИХ СМОЛ
ИПЛАСТИЧЕСКИХ МАСС
§ 1. АНАЛИЗ МНОГОАТОМНЫХ СПИРТОВ
Из многоатомных спиртов в промышленности пласт масс применяются гликоли, глицерин, пентаэритрит. Они используются в качестве мономеров при производстве полиэфирных и других смол.
Наиболее распространенные методы определения со держания многоатомных спиртов — рефрактометриче ский и На основе реакции окисления. Эти методы широко приняты в заводской практике. Чаще всего в качестве окислителя используют раствор бихромата калия
Глицерин (пропантриол-1, 2, 3)
С3 Н-,ОН (М = 92,0963)
Глицерин представляет собой бесцветную маслянис тую жидкость, сладкую на вкус. Температура его плав
ления 17° С, температура |
кипения |
290° С, пл. |
1,265 |
(15°), |
||||||
20 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
«4 |
=1,4720. Смешивается |
с водой |
и спиртом |
во всех от |
||||||
ношениях. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Глицерин |
получают как |
расщеплением жиров — сы |
|||||||
рой |
глицерин |
(содержание |
глицерина |
не |
менее |
86%), |
||||
так |
и синтезом из |
пропилена через |
хлористый |
аллил |
||||||
и аллиловый |
спирт. |
Различают |
3 вида |
синтетического |
||||||
глицерина (в |
зависимости от обработки): |
а) |
рафиниро |
ванный (98%), б) дистиллированный (94—88%), в) хи мически чистый (94%).
При контроле продукта определяют плотность, со держание глицерина, отсутствие жирных кислот, коэф фициент омыления (не выше 0,7 мг К О Н ) .
Определение содержания глицерина окислением бихроматом калия в кислой среде. Метод основан на окисле нии глицерина до двуокиси углерода
78
З С 3 Н 5 |
(ОН)з -г 7 K 2 C r 2 0 7 + |
28H 2 S0 4 - > |
- > 9 С 0 2 |
+ 40Н2 О + 7 K 2 S 0 4 |
-f- 7Cr2 ( S 0 4 ) 3 |
и относится к методу обратного титрования. Окислитель берется в -избытке. Количество оставшегося бихромата калия определяют иодометрически:
К 2 С г 2 0 ; - 6KI + |
7H 2 S0 4 - * 4 K 2 S 0 4 + |
3 I 2 + Cr2 (S0 4 ) 3 + 7 H 2 0 |
I 2 |
+ 2Na 2 S 2 0 3 - *2NaI + |
Na 2 S 4 0 6 |
Грамм-эквивалент глицерина рассчитывают, сопостав ляя участвующие в реакции вещества:
З С 3 Н 5 (ОН)з - > 7 К 2 С г 2 0 7 -> 2112 - > 42Na2 S2 03
~. |
Ж |
M |
Он |
р а в е н - ^ - ^ |
^ 6,5783. |
Этот метод дает точные результаты только в том слу чае, когда в анализируемом продукте отсутствуют при месные вещества, способные окисляться (жирные кисло ты) .
После нейтрализации раствора глицерина жирные кислоты осаждают раствором ацетата свинца.
|
|
|
Реактивы |
и оборудование |
|
||||
Бихромат |
калия |
|
|
|
|
|
|
||
Серная |
кислота, |
пл. |
1,23 |
|
|
|
|
||
Иодид калия, 10%-ный раствор |
|
|
|
||||||
Соляная кислота, 10%-ный раствор |
|
|
|||||||
Тиосульфат натрия, 0,1 н. раствор |
|
|
|||||||
Крахмал растворимый, 1%-ный раствор |
|
||||||||
Бюкс |
для |
взятия |
навески |
|
|
мл |
|
||
Колбы мерные емкостью 250 и |
500 |
|
|||||||
Пипетка |
на 25 мл |
|
|
|
и 1000 мл |
|
|||
Колбы |
конические |
емкостью |
250 |
|
|||||
Цилиндр |
|
мерный |
емкостью |
50 |
мл |
|
|
||
П р и г о т о в л е н и е |
р а с т в о р а |
б и х р о м а т а |
к а л и я . |
75 г бихромата калия переносят в литровую мерную колбу, прили вают 150 мл серной кислоты (пл. 1,84) и доводят водой до метки.
Ход определения. Навеску глицерина около 2 г, взя тую с точностью до 0,0002 г, переносят в мерную колбу емкостью 250 мл и разбавляют дистиллированной водой до метки. Отбирают пипеткой 25 мл раствора и перено сят в коническую колбу емкостью 250 мл. Затем в колбу вносят пипеткой 25 мл раствора бихромата калия и 50льг серной кислоты пл. 1,23.
79