1.3. Методы определения влажности

Определение влаги производится на всех стадиях производства – при анализе сырья, вспомогательных материалов и готовой продукции.

Влага может быть частью анализируемого вещества, входящей в его состав в определенных постоянных соотношениях (кристаллизационная вода), а также присутствовать в виде примеси (гигроскопическая вода). Чтобы провести правильные расчеты результатов определения основного компонента анализируемого продукта, необходимо точно знать содержание влаги в этом продукте.

1.3.1. Определение содержания влаги высушиванием

Кристаллизационную и гигроскопическую влагу определяют обычно методом высушивания. Гигроскопическую влагу удаляют в сушильном шкафу при 100–105С, кристаллизационную – при 120–130С, а иногда и выше. Высушивание можно проводить также путем нагревания навески вещества лампой инфракрасного излучения.

Однако при высушивании масса вещества может уменьшаться не только за счет испарения влаги, но и вследствие удаления летучих составных частей вещества и продуктов его разложения или окисления. В этих случаях гигроскопическую влагу определяют путем высушивания в вакуум-эксикаторах над водопоглощающими веществами (серная кислота, фосфорный ангидрид, прокаленный хлорид кальция и др.) [8].

Ход определения. В предварительно вымытый и высушенный до постоянной массы бюкс помещают навеску вещества, закрывают крышкой и взвешивают на аналитических весах. Величину взятой навески определяют по разности массы бюкса с навеской и пустого бюкса. Приоткрыв крышку бюкса, помещают его в сушильный шкаф и сушат до постоянной массы. Если два последующих взвешивания после высушивания в течение 30 минут дают разницу, не превышающую 0,0002 г, то масса вещества считается постоянной. Вынимают бюкс из сушильного шкафа и помещают в эксикатор на 30 мин для того, чтобы он принял комнатную температуру, затем снова взвешивают. Продолжительность процесса определения влаги 2–3 часа.

Расчет. Содержание влаги Х вычисляют по формуле

где а₁ – масса бюкса и исследуемого вещества, г; а₂ – масса бюкса и сухого вещества, г; а₃ – масса испытуемого вещества, г.

1.3.2. Йодометрическое определение содержания влаги по Фишеру

Сущность метода заключается во взаимодействии воды, содержащейся в пластмассе, с реактивом Фишера после ее растворения или экстракции воды растворителями.

Определение содержания воды полимеризационных и поликонденсационных пластмасс в виде гранул, бисера, порошка, латекса, дисперсии (за исключением полиамидных и карбамидных смол) проводят согласно ГОСТ 11736-78 [14].

Этот метод позволяет достаточно быстро и точно определять содержание свободной воды как в органических, так и неорганических соединениях. Относительная погрешность метода 5%. Диапазон определяемого содержания воды 0,005–80%. В основе определения лежит реакция окисления двуокиси серы йодом в присутствии воды:

I₂ + SO₂ + 2 H₂O  H₂SO₄ + 2 HI

Д ля связывания выделяющихся кислот реакцию проводят в присутствии пиридина

.

Реактив Фишера представляет собой раствор двуокиси серы, йода и пиридина в метаноле. Определение содержания влаги при помощи реактива Фишера сводится к титрованию точной навески испытуемого вещества. Конец титрования определяют визуально по изменению окраски раствора от желтой до красно-коричневой или электрохимически, проводя потенциометрическое титрование.

Реакция протекает в две стадии:

Суммарное уравнение реакции

С₅H₅NI₂ + C₅H₅NSO₂ + C₅H₅N + CH₃OH + H₂O  2 C5H5NHI + C₅H₅NHSO₄CH₃

Метод Фишера применим также для определения содержания влаги в газах. Для этого нужное количество газа пропускают через точный объем метанола, хорошо поглощающего влагу, а затем раствор титруют реактивом Фишера и определяют содержание влаги.

Для приготовления реактива Фишера в сухую колбу емкостью 1 л помещают 125 г йода и растворяют в 200 мл пиридина. Затем приливают 30 мл метанола, колбу закрывают пробкой и осторожно взбалтывают. Поместив колбу в ледяную воду, пропускают через раствор обезвоженную двуокись серы до тех пор, пока масса не увеличится на 65 г. Объем раствора доводят до 1 л метанолом, хорошо перемешивают и выдерживают сутки. Раствор хранят в темном месте в герметически закупоренной склянке. Рекомендуется пробку склянки залить парафином.

Для установки титра приготовленного раствора к точной навеске воды (приблизительно 0,03–0,05 г), взвешенной на аналитических весах в сухой колбе емкостью 50 мл, прибавляют 5 мл метанола и титруют реактивом Фишера, внося его в конце титрования по 0,1–0,05 мл. Одновременно проводят холостое титрование такого же объема растворителя.

Титр Т показывает количество граммов воды, эквивалентное 1 мл приготовленного реактива Фишера:

где g – навеска воды, г; V – объем реактива, израсходованный на титрование навески в метаноле, мл; V₁ – объем реактива, израсходованный на титрование метанола, мл.

Ход определения. Для титрования применяют прибор для титрования реактивом Фишера. Навеску испытуемого вещества 1–5 г (в зависимости от предполагаемого содержания воды), взятую с точностью до 0,0002 г, помещают в колбу емкостью 100 мл, добавляют 30 мл сухого метанола, взбалтывают в течение 1–2 минут для извлечения воды, доводят объем метанолом до 100 мл, плотно закрывают пробкой и перемешивают. Отбирают пипеткой 10 мл раствора в колбу для титрования и титруют реактивом Фишера до появления красно-коричневого окрашивания. Параллельно титруют 10 мл метанола (холостой опыт).

Расчет. Содержание воды х вычисляют по формуле

где V₁ – объем реактива Фишера, израсходованный на титрование пробы, мл; V₂ – объем реактива Фишера, израсходованный на титрование холостой пробы, мл; Т – титр реактива Фишера; g – навеска вещества, г;