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]