Определение пирогаллола А в реактиве с истекшим сроком годности и последующая очистка методами перекристаллизации и возгонки

Размещено на http://www.allbest.ru/

Статья по теме:

Определение пирогаллола А в реактиве с истекшим сроком годности и последующая очистка методами перекристаллизации и возгонки

Солоникова Яна Сергеевна, НИТУ МИСиС Национальный исследовательский технологический университет «Московский институт стали и сплавов», магистрант кафедры Техносферная безопасность

Подолина Елена Алексеевна, доктор химических наук, профессор НИТУ МИСиС Национальный исследовательский технологический университет «Московский институт стали и сплавов» кафедра Техносферная безопасность

Аннотация

В данной статье рассмотрен вопрос очистки химических реактивов с истекшим сроком годности, а также дальнейшего их использования. Исследования проведены на примере пирогаллола А с помощью методов перекристаллизации и возгонки. Контроль степени очистки данного реактива проводили по количественному содержанию пирогаллола А, с использованием метода фотометрического определения по реакции, и по значению температуры плавления. Предложенные методы очистки позволяют очистить химический реактив практически полностью, что значительно снижает нагрузку на канализационные стоки и окружающую среду.

Ключевые слова: перекристаллизация, возгонка, фотометрический метод, пирогаллол, очистка, сточные воды.

Предприятия по производству химических реактивов нередко на этикетках склянок приводят тривиальные названия веществ, а не по международной номенклатуре. Например, в продаже встречается пирогаллол и пирогаллол А, в названиях этих реактивов отличие только в маркировке «А». Однако эти химические вещества, формулы которых представлены на рисунке 1, существенно отличаются друг от друга, так пирогаллол это 1,2,3-тригидроксибензол (С6Н3(ОН)3, а пирогаллол А - 1,2,4-триацетоксибензол (С6Н3(СООСН3)3.

Рисунок 1 - Формулы пирогаллола и пирогаллола А

Пирогаллол и пирогаллол А, используются как фотометрические реагенты при анализе неорганических соединений [1], в фотографии в качестве проявителя и при синтезе красителей [2, 3]. В ГОСТ 4517-87[4] описаны методики приготовления растворов пирогаллола и пирогаллола А для последующего количественного определения кислорода, при этом в приготовленных растворах протекают реакции, показанные на рисунке 2 и 3.

Рисунок 2 - Реакция, протекающая при приготовлении раствора пирогаллола

Рисунок 3 - Реакция, протекающая при приготовлении раствора пирогаллола А

Щелочные растворы пирогаллола и пирогаллола А используется при определении кислорода [5]. Пирогаллол и пирогаллол А легко окисляются кислородом воздуха при хранении (рисунок 4 и 5), поэтому эти вещества имеют ограниченный срок годности. Так, при хранении пирогаллол и пирогаллол А из белых переходят в серые или темно-серые кристаллы [6].

Рисунок 4 - Окисление пирогаллола

Рисунок 5 - Окисление пирогаллола пирогаллола А

Фирмы по продажи химреактивов предлагают на рынке пирогаллол и пирогаллол А стоимость которых существенно отличаются, так стоимость пирогаллола варьируется от 2 500 до 3 540 за 100 г., а пирогаллола А - 4 500 до 8 500 рублей за 1 кг [7], при этом чаще и дешевле предлагается пирогаллол А.

Иногда на складах химреактивов многих технических вузов сохранились реактивы еще советской доставки.

Целью нашего исследования является - определить содержание пирогаллола А в реактиве с истекшим сроком годности и очистить с помощью методов перекристаллизации и возгонки.

В качестве исследования был взят пирогаллол А квалификации ч.д.а. изготовленного по ТУ 6-09-5319-86, массой 400 г. дата изготовления 16.06.1992, завод изготовитель Шосткинсий завод химреактивов, гарантийный срок хранения 3 года со дня изготовления.

Экспериментальная часть

Для проведения химических исследований использовали:

химическая посуда: мерные колбы, вместимостью по 100 см3, пипетки, вместимостью 1, 2, 5 см3, химические стаканы, с вместимостью по 50, 100, 250 см3

химические реактивы, квалификации х.ч и ч.: сульфат железа (II), сегнетова соль, ацетат аммония, пирогаллола А, толуол.

оборудование: установки для перекристаллизации и для возгонки в токе сжатого воздуха [8].

Методики выполнения экспериментальных работ

Исходный реактив (пирогаллол А) испытывали на степень чистоты, для этого определяли температуры плавления по известной методике: в ступке растирали ~ 1 г. пирогаллола, помещали его в капилляр и прикрепляли к термометру, который помещали в глицериновую баню и нагревали со скоростью 1оС в секунду. Записывали температуру начала Т1 и полного Т2 плавления.

Для количественного определения пирогаллола А применяли метод фотометрического определения по реакции [9].

Для этого готовили серию стандартных растворов пирогаллола А с концентрациями от 1 до 10·10-4 г/дм3 с добавлением фотометрического реагента.

Фотометрический реагент готовили: к 10 см3 стандартного водного раствора пирогаллола А добавляли 1 см3 1%-ного раствора сульфата железа в 0,5 %-ном растворе сегнетовой соли (рисунок 6) и 2,5 см3 10%-ного раствора ацетата аммония (рисунок 7).

Рисунок 6 - Реакция водного раствора пирогаллола А и сульфата железа в 0,5 %-ном растворе сегнетовой соли

Рисунок 7 - Реакция полученного раствора с 10%-ным раствором ацетата аммония

Полученные растворы, окрашенные в синий цвет, выдерживали 10 минут и фотометрировали на фотоэлектроколориметре КФК-3 относительно раствора сравнения, который содержал все реагенты кроме пирогаллола А.

Для выбора рабочей длины волны регистрировали зависимость оптической плотности раствора от длины волны. Экспериментальные данные записывали в таблицу 1.

пирогаллол реакция железо волна

Таблица 1 - Зависимость оптической плотности продукта фотометрической реакции пирогаллола А от длины волны

Согласно графической зависимости А=f(л) определили максимум светопоглощения полученного раствора, что составляет 540 нм.

После выбора длины волны построили градуировочный график зависимости оптической плотности раствора от концентрации.

Таблица 2 - Зависимость оптической плотности продукта фотометрической реакции пирогаллола А от концентрации пирогаллола в растворе

По полученным данным (таблица 2) строили градуировочный график в координатах А=f(c) (рисунок 8) и рассчитали уравнение прямой.

Рисунок 8 - Градуировочный график зависимости концентрации от оптической плотности

Анализируемый раствор: на аналитический весах взвешивали ~0,1 г пирогаллола А с истекшим сроком, растворяли в мерной колбе, вместимость которой 100 см3, затем отбирали пипеткой 10 см3 анализируемого раствора и добавляли фотометрический реагент, выдерживали 10 мин и фотометрировали на фотоэлектроколориметре при длине волны 540 нм. По градуировочному графику находили концентрацию и содержание пирогаллола А в исследуемом реагенте.

Результаты определения пирогаллола А в исследуемом реактиве приведены в таблице 3.

Таблица 3 - Фотометрическое определение пирогаллола А в исследуемом реактиве

По полученным данным находим процентное содержание пирогаллола в реактиве с истекшим сроком годности, что составляет ~ 50%.

Нами проведена очистка пирогаллола А с помощью двух способов перекристаллизацией и возгонки.

Методика проведения перекристаллизации: пирогаллол А, как и многие ацетил- производные многоатомных фенолов, хорошо растворим в воде, а для перекристаллизации используют растворители, в которых вещество хорошо растворяется при нагревании, а при охлаждении выпадет в осадок. Пирогаллол А можно перекристализовать из таких растворителей как бензол, хлороформ, толуол [10], нами выбран толуол. На аналитических весах взвешивали ~ 1 г. пирогаллола А и растворяли в 10 см3 толуол и нагревали до полного растворения, после горячий раствор фильтровали, а фильтрат охлаждали в кристаллизаторе со льдом. Затем фильтровали выпавшие кристаллы пирогаллола А и высушивали.

Возгонку пирогаллола А осуществляли методике, предложенной [8]: для очистки возгонкой 100-150 г. пирогаллола помещают в термоустойчивую колбу с отростком и постепенно нагревают до полного расплавления. Через склянки, наполненную концентрированной серной кислотой и наполненную плавленым хлоридом кальция пропускают сжатый воздух со скоростью 0,5 дм3/с. В парообразном состоянии Пирогаллол А увлекается сжатым воздухом в конденсационную емкость из органического стекла, где останавливается специальной фильтротканью. Полученный конденсат после завершения поступления воздуха извлекают через нижнее отверстие.

Получены температуры плавления пирогаллола А до и после очистки (таблица 4), из полученных экспериментальных данных видно, что до очистки пирогаллол содержал примеси, которые значительно снижали температуру плавления. После очистки температура плавления пирогаллола А практически соответствует справочным данным.

Таблица 4 - Температуры плавления пирогаллола А до и после очистки, измеренные экспериментально

Для очистки пирогаллола А использовали традиционные методы очистки твердых веществ, перекристаллизация и возгонка [8]. Получены результаты очистки пирогаллола А методом перекристаллизации (таблица 5) и возгонки (таблица 6).

Таблица 5 - Экспериментальные данные по очистки пирогаллола А методом перекристаллизацией

По результатам очистки пирогаллола А перекристаллизацией выход составил 45,7 %.

Таблица 6 - Экспериментальные данные по очистки пирогаллола А методом возгонки

По результатам очистки пирогаллола методом возгонки получено, что анализируемый реагент содержит 46,2 % основного вещества.

Выводы

Фотометрическим методом анализа реактива с истешем сроком годности получено, что основного вещества пирогаллола А осталось менее 50 %;

После очистки реактива с истекшим сроком годности двумя методами (перекристаллизации и возгонки) получено основного вещества порядка 46%.

Список литературы

1. Коренман И.М. Органические реагенты в неорганическом анализе. М.: Химия, 1980. - 448 с.

2. Пирогаллол // Фотокинотехника: Энциклопедия. М.: Советская энциклопедия, 1981.

3. Технический словарь. Т.VII, 2010. - 442 с.

4. ГОСТ 4517-87 Межгосударственный стандарт. Реактивы. Методы приготовления вспомогательных реактивов, применяемых при анализе. Москва. Стандарт. информ. 2005. - С.15

5. ГОСТ 22387.3 - 77. Газы природные. Метод определения кислорода. Межгосударственный стандарт. Москва. Стандарт. информ. 2005

6. Общая органическая химия. пер. с англ. Т.2. - М.: Химия, 1982

7. Коростелев П.П Лабораторная техника химического анализа. М.: Химия, 1981

8. Коренман И.М. Фотометрический анализ. Методы определения органических соединений. Изд. 2-е перераб. и доп. - М., 1975. - 358 с.

9. Беляева Л.Ю., Прохорова А.Ф., Беклемишев М.К. Определение бензоат-ион методом бумажной хроматографии с детектированием по ингибирующему действию с реакции фотосенсибированного автоокисления пирогаллола А.// Журн. аналит. Химии. - Т.65, № 1. - 2010. - С. 66-72.

Размещено на Allbest.ru