Labn.ru

Из методов определения азота в органических соединениях наиболее распространены газометрический (микрометод Дюма) и определение в виде аммиака (микрометод Кьельдаля). Метод Кьельдаля наиболее удобен для массовых определений и особенно для определения азота в водных растворах. В этом разделе рассматриваются приборы, работа которых основана на этом методе.
Прибор для определения азота в органических веществах ПАВ. Принцип работы прибора основан на определении азота в органических веществах по методу Кьельдаля. Азотсодержащие органические вещества при кипячении с горячей концентрированной серной кислотой разлагаются, при этом азот переходит в аммиак, который в кислом растворе образует аммонийную соль. Эту соль разрушают концентрированной щелочью и выделившийся газообразный аммиак отгоняют с водяным паром в 4 %-ный раствор борной кислоты и чатем титруют хлороводородной кислотой. Содержание азота определяют по расходу хлороводородной кислоты.
Несущей частью прибора является штатив 1, на котором с помощью винтовых зажимов закреплен столик 2 для горелки 16, столик 3 для колбы 15, колба 4 вместимостью 100 или 250 мл и парообразователь 5. Парообразователем служит круглодонная трехгорлая колба: через одно горло колбу заполняют водой, в другое горло колбы вставляют предохранительную воронку 10, предотвращающую переброс воды и возрастание давления. Парообразователь 5 соединен переходником 18 через форштос 7 с колбой 4 и поддерживается кольцом 14, обмотанным асбестовым шнуром. В отвод переходника 18 вставлена воронка 9 для раствора щелочи. Переходник поддерживается крючком 8. Верхний конец холодильника 13 соединен с боковым отводом форштоса 7 через насадку // сферическим шлифом с зажимом 12, а нижний конец холодильника опущен в коническую колбу-приемник 15. Холодильник имеет боковой отвод, через который система сообщается с атмосферой. Все детали испарителя соединены между собой с помощью конусов, закрепленных пружинами 17, и одним сферическим шлифом, закрепленным зажимом 12.
Подготовка к работе заключается в следующем. Заполняют воронку 9 30 %-ным раствором щелочи, в парообразователь 5 наливают дистиллированную воду и бросают несколько бусинок (кипятильники). Добавляют индикатор метиловый красный и 5 мл 16%-ного раствора серной кислоты. Боковой отвод парообразователя закрывают пробкой 6. В колбу 15 наливают 15 мл 4 %-ного раствора борной кислоты, к которому добавляют 5 капель смешанного индикатора (метиловый красный и метиленовый синий). Включают подачу охлаждающей воды. После чего приступают к работе.
В колбу 4 помещают точную навеску вещества, добавляют серную кислоту и катализатор, например K2SO4 и CuSC>4
(10: 1 по массе). Содержимое колбы кипятят, пока раствор не станет светло-зеленым. При бурном кипении для полного окисления навески требуется 1—4 ч. К полученной массе после охлаждения добавляют 10 мл воды. Колбу подсоединяют к прибору для отгонки аммиака. Нагревают воду в парообразователе 5. После того как вода закипит, в колбу вводят 30 мл 30%-ного раствора щелочи и продолжают перегонку до получения необходимого количества погона. Погон титруют по смешанному индикатору (метиловый красный и метиленовый сини) 0,1 М хлороводородной кислотой.
Содержание азота х (в %) в навеске вычисляют по формуле:
x = VK-0,\40/q
где V — объем израсходованной 0,1 М хлороводородной кислоты, мл; К—• поправочный коэффициент концентрации хлороводородной кислоты; q —• навеска анализируемого вещества, г.
Прибор для определения аммонийного азота ПС (прибор Сереньева) предназначен для быстрого макро- и микроопределения аммонийного азота как в озолен-ных серной кислотой, так и в неозоленных жидких образцах минерального, растительного и животного происхождения. Прибор имеет следующие технические данные:
Диаметр реакционного сосуда, мм    ....            65
Диаметр   барботера,   мм........            40
Продолжительность    одного    анализа,     мин           5—6 Предельная    чувствительность    прибора,    мг
азота        ...............                0,02
Потребляемая   мощность,   Вт     ......           120
Масса  исходного  продукта,  г    ......        0,03—20
Остаточное   давление,   Па   (мм   рт. ст.)     .   .       4000 (30)
Габариты,   мм............    440Х220ХЮ50
Масса, кг..............             11,0
Принцип метода определения аммонийного азота заключается в титровании точного раствора кислоты раствором образовавшегося аммиака и дотитровании избытка аммиака тем же раствором кислоты при совмещении операций отгона и титрования.
В прибор входит реакционный сосуд 6, представляющий собой удлиненный стеклянный цилиндр, снабженный воронкой и барботажной трубкой, суженной книзу и доходящей до дна сосуда. Внизу сосуда имеется кран 2, вверху — газоотводная трубка. Сосуд снабжен термостатирующей рубашкой с тремя отводами, для обогрева которой служат титановые электроды 7. Одной из основных частей прибора является бар-ботер 18, снабженный спускным краном 20 и двухходовым краном 14, соединенным с водоструйным насосом. В центре барботера проходит приемная барботажная трубка, суженная у дна сосуда и имеющая вверху горловину для бюретки 12 с пробкой 13. Боковой отвод барботера соединяется с реакционным сосудом 6 при помощи шланга. Снаружи барботер имеет водяную рубашку с двумя отводами. Реакционный сосуд 6 и барботер 18 с помощью муфты 10, ленточного держателя 3, зажима 11 и деталей ленточного зажима 5, 15, 16 и 17 крепятся к стойке 19. Бюретка 12 и верхний отвод реакционного сосуда 6 фиксируются держателем 9, закрепленным в муфте 8. На торцевой поверхности основания прибора ПС находится гайка заземления 21.
Электрод 7 состоит из фторопластовой пробки 23, в которую вставлена титановая пластинка 22. Отверстие в пробке залито эпоксидной смолой. Титановая пластина в верхней части спаяна с проводом, который подсоединен к ЛАТР.
В нижней части титановой пластины закреплена фторопластовая стружка для обеспечения равномерного кипения раствора в сосуде.
Подготовка прибора к работе заключается в следующем. Подсоединяют бюретку 12 к бутыли с раствором титранта, установленной выше бюретки, и заполняют бюретку титрантом до нулевой отметки. Подают воду к холодильнику барботера и к водоструйному насосу, закрыв предварительно спускные краны 2 и 20, а кран 14 переключают на вакуум. Промывают всю систему дистиллированной водой, заполняют водяную рубашку реакционного сосуда 1,1 %-ным водным раствором лимонной кислоты примерно на 3/4 его объема. Надевают на реакционный сосуд защитный экран 4, подключают электроды 7 через ЛАТР / в сеть и нагревают раствор до температуры кипения. Наливают в сосуд 24 35—40 %-ный водный раствор гидроксида натрия и проводят мокрое сжигание в колбе Кьельдаля.
Работу на приборе проводят в следующем порядке. Наливают из бюретки 12 в барботер 18 несколько миллилитров титранта, но заведомо меньше, чем это требуется для связывания всего аммиака. Выливают содержимое колбы Кьельдаля (озо-ленную пробу, содержащую остаток серной кислоты и сульфит меди) в воронку реакционного сосуда 6, добавляют туда же 30—35 мл дистиллированной воды, а из сосуда 24 — тонкой струей раствор гидроксида натрия до окрашивания содержимого реакционного сосуда в коричнево-бурый цвет (образуется оксид меди), при этом увлекаемый потоком воздуха аммиак из реакционного сосуда 6 будет поступать в барботер 18 и связываться титрантом. Добавляют из бюретки 12 титрант до перехода окраски раствора в барботере от зеленой до лиловой для связывания всего аммиака анализируемой пробы. Устойчивость лиловой окраски в течение 10—15 с свидетельствует о том, что анализ окончен.
Результат анализа рассчитывают, исходя из количества израсходованного титранта, имея в виду, что 1 мл 0,1 М раствора НС1 соответствует 0,14 мг аммонийного азота.