Йодометричне визначення фенолу і його похідних

Проведення сорбції фенолу з фенольної води активним вугіллям в статичних умовах:

Взяти 5 конічних колб на 200 мл, в них помістити по 100 мл досліджуваної фенольної води і активного вугілля АГ-3 протягом часу τ = 3, 5, 10, 20, 30 хв, перемішати з допомогою вібраційної мішалки, відфільтрувати в конічні колби на 100 мл. У кожному фільтраті визначити залишкову концентрацію фенолу (С), для цього взяти аліквоти об'ємом 50 мл і підготувати пробу для аналізу, як при побудові калібрувального графіка.

1.2.3. Метод високоефективної рідинної хроматографії

Ця методика встановлює метод вимірювань масової концентрації фенолу у воді централізованих систем питного водопостачання та розфасованої в ємності, води мінеральної питної лікувальної, лікувально-столової та природної столової, природної та стічної методом високоефективної рідинної хроматографії.

Метод забезпечує одержання результатів вимірювань масової концентрації фенолу в пробах води в діапазоні від 0,10 до 20 мкг/дм3.

Для відбору, зберігання і транспортування проб використовують чисті склянки темного скла з кришками,які герметично закриваються. Обсяг проби води для визначення масової концентрації фенолу повинен бути не менше 1000 см3. Проби зберігають при температурі 4-6 ° С не більше 3 діб.

Підготовка проб до вимірювань включає наступні етапи:

1) Витяг (екстракція) фенолу з проби методом твердофазної екстракції;

2) елюювання фенолу з ТФЕ-картриджа;

3) Підготовка проби для введення в хроматограф.

Для аналізу готують дві паралельні проби.

Для хроматографічного аналізу фенолу необхідно використовувати ізократичну хроматографічну систему з електрохімічним детектором.

При підготовці до виконання вимірювань виконують такі роботи: підготовка посуду, перевірка чистоти реактивів та розчинників, приготування розчинів, підготовка хроматографа до роботи, контроль ефективності розділової системи, встановлення градуювальної залежності.

Обладнання:

хроматографічна система «Стаєр» (Аквілон);

детектор електрохімічний (ECD);

персональний комп'ютер, з відповідним встановленим програмним забезпеченням - «МультіХром для Windows XP» версії 1,5 або 2х

Умови:

- Режим поділу: ізократичний;

- Колонка: Синергія Полярної-РП 250x4, 6 мм 4 мкм;

- Захисна колонка: Polar-RP 4x3, 0 мм

- Рухома фаза: ацетонітрил - 1% п. п. фосфорної кислоти у воді (35:65);

- Швидкість потоку: 0,9 см3/хв;

- Температура: 20 ° С

- Обсяг петлевого дозатора: 100 мл;

- Детектування: електрохімічне;

- Режим: постійнопотоковий;

- Потенціал робочого електрода: +1,3 В.

Ефективність встановленої розділової системи оцінюють за значенням показника ефективності N (числа теоретичних тарілок) піку фенолу при введенні в хроматограф градуювального розчину з масовою концентрацією фенолу 100 мг/см3. Значення показника ефективності розраховують як середнє арифметичне значення за результатами двох паралельних вимірювань. Ефективність встановленої розділової системи беруть задовільною при N ≥ 10000. Контроль ефективності встановленої розділової системи в процесі експлуатації проводиться не рідше ніж 1 раз в 2 тижні.

Градуювання у всьому діапазону вимірюваних концентрацій проводять не рідше 1 разу на місяць, а також при зміні колонки та/або захисної колонки, при заміні стандартних речовин та/або реактивів, після проведення ремонту хроматографа, після тривалого простою хроматографа (2 тижні і більше), при зміні ефективності хроматографічної системи та/або чутливості детектора.

Контроль стабільності градуювальної характеристики виконують перед початком робіт у день виконання вимірювань за градуюванням з масовою концентрацією фенолу 100 мг/см3. Реєструють не менше двох хроматограм. При відхиленні середнього значення результатів вимірів фенолу в градуювального розчину більш ніж на 15% та/або зміну часу утримування більш ніж на 7%, виконують градуювання хроматографа у всьому діапазону вимірювань.

Для отримання результату вимірювань необхідно провести аналіз двох паралельних проб, для кожної з яких виконати по два виміри (отримати по дві хроматограми).

Результат вимірювань - масова концентрація фенолу в пробі, введеної в хроматограф, автоматично розраховується програмою системою збору та обробки хроматографічної інформації «МультіХром». Розраховують середнє арифметичне значення (Схр) масової концентрації фенолу в пробах, введених в хроматограф (C1 і C2), за результатами двох вимірювань для кожної з паралельних проб.

1.3. Теорія титриметричного методу

       Титриметричний метод аналізу грунтується на зміні кількості реагенту строго певної концентрації та відомого складу в момент встановлення точки еквівалентності. Прагнучи не пропустити точку еквівалентності, реактив додають поступово, по краплях. Прикладом може служити визначення кількості кислоти титруванням її лугом у присутності індикатора, який здатний змінювати забарвлення, якщо після точки еквівалентності з'явився навіть незначний надлишок лугу. Титриметричні методи відрізняються високою точністю і швидкістю визначення. На відміну від гравіметричних методів, вони дозволяють послідовно визначати кілька компонентів.

      Хімічні реакції, які використовують в методах титриметріі, різноманітні. Всі вони, однак, відносно швидкі. Реактиви, які використовують для титрування, повинні бути стійкі при зберіганні, до дії світла і т.д. Реакцію можна використовувати для титрування, якщо кінцеву точку титрування без особливих зусиль можна знайти хімічними (за допомогою індикатора - речовини здатного змінювати колір в цій точці) або фізичними методами (вимірюючи силу струму, електродний потенціал і т.д.).

       Досить часто застосовують, наприклад, реакції, продуктом яких є малорозчинна сполука, - осаджувальне титрування. В якості індикаторів, крім давно відомих, можуть служити деякі реагенти, спочатку запропоновані для фотометричного визначення відповідних елементів. Так, для визначення барію і сульфат-іонів шляхом осадження сульфату барію успішно використовують реагент нітхромазо, який був синтезований спочатку як фотометричний реагент.

       Більш важливі для аналітичної практики окислювально-відновні реакції. Крім широко застосовуваних класичних окислювально-відновних методів - перманганатометрії, броматометріі, церіметріі - пропонуються нові прийоми. Методи окислювально-відновного титрування отримали широкий розвиток. Запропоновано, зокрема, новий прийом - ванадатометрія, заснований на використанні ванадату амонію в якості окислювача, індикатором служить фенілантранілова кислота. Розроблено метод меркуроредуктометріі; досліджені окислювально-відновні індикатори, головним чином різні аналоги фенілантранілової кислоти.

       Швидко розвиваються комплексометричні методи титрування, в основу яких покладені реакції комплексоутворення. Відомі вони не один десяток років, але особливе значення методи ці отримали в післявоєнні роки. У 30-40-і роки швейцарський хімік Г. Шварценбах показав, що етилендіамін тетраоцтової кислоти (ЕДТА) утворює з іонами багатьох металів стійкі комплекси постійного складу, причому реакції йдуть швидко. Під назвою «комплексони» ЕДТА і особливо її натрієва сіль були запропоновані як реагенти для маскування іонів металів і для комплексометричного титрування. Були підібрані індикатори, в числі перших був описаний мурексид і еріохром чорний Т.

       У переважній більшості випадків для титрування використовують водні розчини. Однак неводні титрування в органічних або неорганічних неводних розчинниках створює часом великі можливості. Одна з головних причин - диференціація властивостей різних речовин в таких розчинниках. Якщо, наприклад, дві кислоти у воді повністю дисоційовані і титруються одночасно, то в правильно підібраних неводних розчинниках їх можна титрувати роздільно. Загальна теорія неводного титрування з позицій теорії розчинів була розроблена Н. А. Ізмайловим. Неводному титруванню присвячено чимало робіт, на особливу увагу заслуговує монографія А.П. Крешкова «Кислотно-основне титрування в неводних розчинах».

       Титриметричні методи прості і доступні. Піпетки, бюретки, мірні колби, конічні колби для титрування - ось майже весь нехитрий набір обладнання. Проте розроблено і розробляються багато інструментальних методів. Насамперед це стосується фіксації кінцевої точки титрування: фізико-хімічні і фізичні методи дозволяють робити це об'єктивно. Звичайний прийом чи не в будь-якій лабораторії - потенціометричне титрування. Інструменталізація має й іншу мету: автоматизувати операції.

2. Необхідні обладнання та реактиви для проведення аналізу

2.1 Реактиви і розчини

1. Тіосульфат натрію 0,02 М розчин (або стандартизований)

2. Бромат-бромідна суміш.

3. Сірчана кислота 1М розчин

4. Крохмаль, 0,5% розчин

5. Йодид калію, KI (к)

2.2 Посуд і обладнання

1. Колба мірна 500 мл

2. Колба конічна 250-300 мл

3. Мірний циліндр 20 мл

4. Піпетки 20 і 25 мл

5. Бюретка 25 мл

6. Груша

7. Рукавиці

8. Окуляри захисні

9. Витяжна шафа

3. Методика визначення фенолу

3.1. Теорія методу

Велике практичне застосування має броматометричне визначення фенолу. Визначення фенолу грунтується на тому, що в аналізований розчин вводиться надлишок бромат-бромідної суміші, яка в кислому середовищі виділяє вільний бром:

Утворений бром реагує з фенолом:

С6Н5ОН + ЗВг2 С6Н2Вг3ОН + 3HBr

      При додаванні до цього розчину надлишку йодиду калію, бром, який не прореагував окиснює йодид до йоду, який титрують стандартним розчином тіосульфату натрію:

Br2 + 2I = 2Br + I2

I2 + 2S2O = 2I + S4O

3.2. Хід аналізу

Бромат-бромідний розчин готують по наважці: 0,334 грами KBrO3 і 1,2 грами KBr розчиняють у дистильованій воді і доводять до мітки в мірній колбі місткістю 500 мл, в цьому випадку концентрація приблизно дорівнює 0,024 М. Для отримання такої ж концентрації розчин можна приготувати з фіксанала KBrO3-KBr 0,1 Н але в цьому випадку вміст запаяній ампули потрібно розчинити в 4 л дистильованої води.

Для аналізу відбирають аліквоти (10 мл) розчину, що містить 0,02-0,4 г / л фенолу, піпеткою в конічну колбу для титрування. Додають 12 мл (піпеткою) бромат-бромідної суміші, 10 мл 1М розчину сірчаної кислоти, закривають пробкою і залишають на 30 хв. Потім додають 1 г йодиду калію, зваженого на технічних вагах, і знову закривають пробкою. Через 5 хв титрують йод, який виділився розчином тіосульфату натрію, додаючи в кінці титрування, коли забарвлення розчину стане ясно-жовтим, 2-3 мл розчину крохмалю. Титрування продовжують до зникнення синього забарвлення розчину. Проводять три титрування і розраховують середній об`єм V1 з отриманих результатів.

Визначення загальної маси брому, що виділяється з бромат-бромідного розчину, виконують наступним чином.

У чисті конічні колби доливають дистильовану воду в тому ж обсязі, в якому було взято аналізований розчин, додають 25 мл (тією ж піпеткою) бромат-бромідний розчин, 10 мл 1М розчину сірчаної кислоти, закривають пробкою, витримують 30 хв, додають 1 г йодиду калію і також через 5 хв відтитровують йод, що виділився, тіосульфатом натрію. Титрування повторюють три рази, знаходять середній результат V2.

3.3. Обчислення результатів

Розраховують концентрацію (мг/л) фенолу за формулою:

де М () - молярна маса еквівалента фенолу; Vпр - обсяг проби, взятий для аналізу.

Результати експерименту: