Зависимость точности визуального тест-определения нитрит-иона на основе пенополиуретана от способа построения цветовой шкалы

41

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ ХАРЬКОВСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ им. В.Н. КАРАЗИНА

КАФЕДРА ХИМИЧЕСКОЙ МЕТРОЛОГИИ

Зависимость точности визуального тест-определения нитрит-иона на основе пенополиуретана от способа построения цветовой шкалы

ХАРЬКОВ 2009

АННОТАЦИЯ

Курсовая работа содержит 2 раздела, 32 страницы, 4 таблицы, 2 рисунка, 21 библиографическую ссылку.

Цель работы: оценить точность визуального тест-определения нитрит-иона на основе пенополиуретана в зависимости от концентрационного шага построения цветовой шкалы сравнения, а также от условий наблюдения элементов этой шкалы.

В работе уточнены условия хемосорбционного определения нитрит-иона на основе пенополиуретана, проведена надёжная оценка предела определения нитрит-иона; оценена точность такого определения для цветовых шкал с различным шагом и её зависимость от выбора фона, на котором сравнивались элементы этих шкал.

Ключевые слова: нитрит-ион, тест-метод, пенополиуретан, хемосорбция, предел определения, цветометрия, шкала сравнения, шаг шкалы, общее цветовое различие.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

Литературный обзор

1.1 Обзор методов качественного и количественного определения нитрит-ионов

1.1.1 Качественное обнаружение нитрит-ионов

1.1.2 Гравиметрические методы определения нитрит-ионов

1.1.3 Титриметрические методы определения нитрит-ионов

1.1.4 Электрохимические методы определения нитрит-ионов

1.1.4.1 Вольтамперометрия

1.1.4.2 Потенциометрическое титрование

1.1.4.3 Кулонометрическое титрование

1.1.5 Спектрофотометрическое определение нитрит-ионов

1.1.5.1 Образование азокрасителей

1.1.5.2 Образование солей диазония

1.1.5.3 Образование нитрозосоединений, окрашенных и флуоресцирующих комплексных соединений

1.1.6 Кинетические методы определения нитрит-ионов

1.2 Тест-методы определения нитрит-ионов

1.2.1 Общая характеристика тест-методов химического анализа

1.2.2 Пенополиуретаны и их свойства

1.2.3 Применение пенополиуретанов как сорбентов для тест-определения нитрит-ионов

1.2.4 Метрологические характеристики тест-методов

1.2.4.1 Погрешность тест-определений

1.2.4.2 Нижняя граница диапазона определяемых содержаний (сн), или предел определения

1.2.4.3 Предел обнаружения

1.3 Применение метода цветометрии (колориметрии) в тест-определениях

1.3.1 Общая характеристика метода

1.3.2 Построение цветовых шкал

2 Экспериментальная часть

2.1 Реактивы и оборудование

2.2 Методики эксперимента

2.2.1 Методика подготовки ППУ для определения NO2

2.2.2 Методика приготовления стандартных шкал для визуального определения нитрит-иона

2.2.3 Методика определения нижней границы диапазона определяемых содержаний (сн) для тестового хемосорбционного определения NO2

2.2.4 Методика построения градуировочного графика для определения NO2- с применением метода спектроскопии диффузного отражения

2.2.5 Методика оценки точности визуального тест-определения NO2- для разных шкал

2.3 Результаты эксперимента

2.3.1 Результаты оценки предела определения для тестового хемосорбционного определения нитрит-иона

2.3.2 Результаты построения градуировочного графика для определения NO2

2.3.3 Результаты оценки точности визуального тест-определения NO2- для разных шкал

2.4 Техника безопасности

Выводы

Список литературы

ВВЕДЕНИЕ

Определение микроколичеств нитрит-ионов в водах, почвах и пищевых продуктах относится к числу важных задач в связи с широким и зачастую неумеренным применением в качестве удобрений нитратов, продуктом неполного восстановления которых являются нитриты.

Для определения нитрит-ионов чаще всего используют различные спектрофотометрические методики, основанные на образовании окрашенных азосоединений. Эти методики имеют хорошие метрологические характеристики, однако для анализа окрашенных и мутных растворов требуется трудоёмкая пробоподготовка. Кроме того, реагенты, используемые для проведения реакций диазотирования и азосочетания, часто нестабильны и канцерогенны.

В последние годы интенсивно развиваются сорбционно-спектроскопические методы анализа, основанные на сочетании сорбционного концентрирования соединений на пенополиуретанах (ППУ) с последующим их определением непосредственно в фазе сорбента с помощью спектроскопии диффузного отражения.

Нитрит-ионы, взаимодействуя с ППУ в солянокислом водном растворе, образуют окрашенные диазотированные пенополиуретаны. Это даёт возможность применять для определения нитрит-ионов спектроскопию диффузного отражения или тест-методы.

Как известно, многие тест-методы базируются на визуальном наблюдении изменений цвета в результате применения хромогенных реагентов; часто проводится сравнение со стандартной шкалой окрасок. Однако возможности человеческого глаза ограничены; кроме того, существенен субъективный фактор человеческого зрения. С этим связаны трудности создания объективных метрологических характеристик визуальных тест-методов. Выход можно искать не только на пути использования сложных аналитических приборов, но и на пути привлечения другой методологии, а именно цветометрии.

Применение цветометрии позволяет создать равноконтрастную стандартную цветовую шкалу, интенсивность окраски элементов которой будет хорошо различима для человеческого глаза. Это, в свою очередь, позволит повысить точность тестовых хемосорбционных определений.

1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1 Обзор методов качественного и количественного определения нитрит-ионов

1.1.1 Качественное обнаружение нитрит-ионов [1, с. 33]

Кислоты разлагают все нитриты с образованием газообразного NO2, окрашенного в бурый цвет.

Иодид калия в присутствии H2SO4 окисляется нитритами до свободного J2 (так же действуют и другие окислители: MnO4-, CrO42-, AsO43-).

Уксуснокислый раствор бензидина в присутствии ионов NO2- образует желтоокрашенное соединение. Сульфаниловая кислота и 1-нафтиламин (реактив Грисса-Илосвая) в уксуснокислой среде образуют с нитрит-ионами окрашенный азокраситель. Предложена микрокристаллоскопическая реакция для обнаружения нитрит-ионов: крупинку исследуемого вещества вносят в каплю раствара, содержащего ацетат калия, свинца и меди (ІІ) и подкисленного CH3COOH. Выделяются черные кристаллы K2Pb[Cu(NO2)6]. Этим способом удается открыть до 0,75 мг/мл NO2-. Предельное разбавление 1 : 1500. Присутствие ионов NO3- не мешает реакции. Реакция образования K3[Co(NO2)6]. При смешивании испытуемого раствора с растварами Co(NO3)2, разбавленной уксусной кислоты и KCl в присутствии NO2- появляется желтый кристаллический осадок. Перманганат калия обесцвечивается в кислой среде при нагревании в присутствии нитрит-ионов в результате восстановления марганца до Mn2+.

о-Аминоанилид бензолсульфоновой кислоты (сернокислый раствор) в кислой среде осаждает ионы NO2-.

1.1.2 Гравиметрические методы определения нитрит-ионов

Для количественного определения нитрит-ионов гравиметрические методы имеют меньшее значение по сравнению с другими методами определения. Азотистая кислота образует с 2,4-диамино-6-оксипиримидином труднорастворимое в воде нитросоединение. Но точных гравиметррических методов на основе этой реакции не разработано.

Косвенные гравиметрические методы основаны на весовом определении продуктов реакций, протекающих количественно с нитритами. Такой реакцией может быть взаимодействие бромата серебра с азотистой кислотой; после проведения этой реакции образующийся в результате восстановления бромид серебра может быть взвешен.

Косвенное определение нитрит-ионов осаждением в виде галогенида серебра основано на реакции:

3HNO2 + AgBrO3 = 3HNO3 +AgBr.

Подкисленная уксусной кислотой проба, содержащая нитриты, обрабатывается горячим раствором бромата серебра и получающийся бромид серебра взвешивается.

Параллельные определения выполняются с воспроизводимостью в пределах + 0,1%. Галогениды реагируют подобным образом. Их содержание должно быть определено отдельно и вычтено. [1, с. 52]

Можно обрабатывать нитритный раствор амидосульфоновой кислотой и образующуюся при этом серную кислоту осаждать в виде сульфата бария или определять взвешиванием возникшую потерю в весе. [2] Для анализа образцов простого состава с содержанием определяемого компонента более 1% относительная ошибка гравиметрического определения составляет примерно 0.1 - 1%, с содержанием определяемого компонента 0,1-1% - порядка 5%, для содержаний ниже 0,1% метод фактически непригоден. [3]

1.1.3 Титриметрические методы определения нитрит-ионов

При определении содержания нитритов методы окислительно-восстановительного титрования могут быть основаны как на окислении нитрита сильнодействующим агентом, так и на восстановлении его до ряда продуктов в зависимости от природы восстановителя. Правда, восстановление нитрита в аналитической практике используется редко.

Окисление гипохлоритом кальция применяется для косвенного определения нитритов. Прямое титрование растворов нитритов затруднено из-за малой скорости реакции. Рекомендуемый метод заключается в окислении нитрит-ионов раствором гипохлорита, прибавлении избытка раствора Na3AsO3 и титровании последнего раствором NaOCl в присутствии бромтимолового синего как индикатора до зеленовато-желтого окрашивания.

Ошибка определения NO2- меньше 0,2%. [1, с. 58]

Окисление броматом калия проводят в среде HCl без добавления бромида. Избыток раствора бромата обрабатывают иодидом калия и титруют раствором тиосульфата до КТТ по крахмалу.

Можно обработать раствор, содержащий нитрит, бромом (в извытке) в присутствии пиридина, который ускоряет реакцию. После выдерживания раствора следует добавить иодид калия и оттитровать образовавшийся иод тиосульфатом. [1, с. 67]

Окисление перманганатом проводится только в кислом растворе. Прямое титрование приводит к неудовлетворительному результату. Поэтому рекомендуется обработка нейтрального или щелочного раствора нитрита избытком перманганата, подкисление полученного раствора и последующее иодометрическое титрование.

Другой косвенный метод определения нитрита титрованием перманганатом включает нагревание раствора (1-5 моль/л по HNO3) с избытком KМnO4 и обратное титрование раствором KNO2.

Для прямого и косвенного оксидиметрического определения нитрита применяют титрование раствором перекиси водорода. Полученные этим методом результаты хорошо согласуются с данными иодометрического определения NO2-.

Количественные результаты могут быть получены обработкой раствора нитритов раствором сульфата церия в кислой среде и последующим обратным титрованием избытка последнего стандартным раствором оксалата натрия.

Нитрит можно количественно оттитровать раствором тетраацетата свинца (IV), который получают растворением Pb3O4 (красный свинец) в ледяной уксусной кислоте при умеренной температуре. Прямое титрование проводится в 1М растворе NaCl по реакции:

NO2- + Pb4+ +H2O = NO3- + Pb2+ +2H+.

Титрование феррицианидом проводится в нейтральном растворе:

NO2- +2Fe(CN)63- +H2O = NO3- +2Fe(CN)64- +2H+.

Полученный по реакции ферроцианид титруется стандартным раствором сульфата церия.

Тиомеркуриметрическое определение - чувствительный метод определения нитритов. Установлено, что реакция между NO2- и HSCH2COOH протекает довольно быстро и количественно с образованием ONSCH2COOH - достаточно прочного соединения в кислых и не слишком щелочных растворах. Это дает возможность определить NO2- титрованием раствором о-оксимеркуриобензоата. При определении 0,45-28 мг/мл NaNO2 полученные результаты хорошо совпадают с данными, найденными перманганатометрическим методом. Определению NO2- этим методом не мешает присутствие многих органических веществ, реагирующих с KМnO4.

Восстановление солями титана (III). При использовании раствора титана (III) в качестве восстановителя необходимо соблюдать особенно тщательно условия его хранения, и тогда можно быстро получить надёжные результаты при титровании нитрит-ионов:

NO2- + 6Ti (III) + 4H2O = NH3 + 6TiO2+ + 5H+.

Нитрит восстанавливается количественно, а избыток хлорида титана определяется обратным титрованием стандартным ратвором Fe(III) c роданидом в качестве внутреннего индикатора.

Восстановление гидразином. Метод заключается в добавлении раствора нитрита к избытку сульфата гидразина в разбавленной H2SO4 и последующем обратном титровании избытка гидразина стандартным раствором иода. Лучшие результаты были получены при потенциометрическом титровании гидразина раствором нитрита натрия.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5