способ определения содержания этилового спирта

Формула изобретения

Способ определения содержания этилового спирта окислением его перманганатом калия в кислой среде, отличающийся тем, что окисление этилового спирта проводят избытком перманганата калия с последующим обратным титрованием непрореагировавшей части KMnO₄ стандартным раствором щавелевой кислоты.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области аналитической химии, в частности к аналитическому контролю спирта, получаемого на биохимических и гидролизных заводах.

В анализе этилового спирта чаще всего используют способ определения содержания этилового спирта с использованием газожидкостной хроматографии и применением пламенно-ионизационного детектора, позволяющий определять как качественный, так и количественный состав, используя для количественного расчета метод внутренней калибровки [Рахманкулов Д.Л., Султанов И.З., Артемьев А.Ф. Технический анализ продуктов органического синтеза. - М.: Высшая школа, 1976, с. 156].

Недостатком этого способа является использование дорогостоящих приборов, которые есть не во всех лабораториях, и применение эталонов для внутренней калибровки.

Наиболее близким техническим решением является йодометрическое определение этилового спирта с предварительным окислением его хромовой кислотой или перманганатом калия [F.R. Duke, R.C. Witnan. Anal. Chem. 20, 490 (1948)] .

Описанный способ имеет следующие недостатки. Выполнение анализа связано со значительными затратами времени, так как после добавления йодистого калия раствор нужно выдерживать в темноте некоторое время для завершения реакции выделения йода, и значительной стоимостью тиосульфата натрия.

Изобретение решает задачу определения этилового спирта.

Технический эффект заключается в повышении скорости не в ущерб точности анализа за счет уменьшения затрат времени на выполнение анализа, а также в удешевлении анализа за счет использования более дешевого и устойчивого соединения щавелевой кислоты, чем йодистый калий и тиосульфат натрия. Отпадает необходимость в использовании индикатора.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном способе определения этилового спирта путем окисления его перманганатом калия в кислой среде согласно изобретению окисление спирта осуществляется путем окисления его избытком перманганата калия в кислой среде и обратным титрованием непрореагировавшей части окислителя стандартным раствором щавелевой кислоты H₂C₂O₄ 2H₂O.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиски по патентам и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил источник, характеризующийся признаками, тождественными всем существенным признакам заявленного изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа как наиболее близкого по совокупности признаков аналога позволил установить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном способе, изложенных в формуле изобретения. Сопоставительный анализ заявляемого решения показывает, что заявляемый способ отличается от известного тем, что после окисления последующее титрование избытка раствора перманганата калия осуществляется стандартным раствором щавелевой кислоты, приготовленной из стандарт-титра с молярной концентрацией эквивалента 0,1 моль/дм³. Таким образом, заявляемый способ соответствует критерию "новизна".

Происходящие процессы в титровании можно описать следующими реакциями:





Для проверки соответствия заявленного изобретения условию "изобретательский уровень" заявитель провел дополнительный поиск известных решений, чтобы выявить признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявленного способа. Результаты показали, что заявленное изобретение не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований для достижения технического результата.

Это позволяет сделать вывод о соответствии условию "изобретательский уровень".

Предлагаемый способ анализа осуществляют следующим образом: окисление спирта осуществляют перманганатом калия KMnO₄ с молярной концентрацией эквивалента 0,1 моль/дм³ в присутствии серной кислоты (1:4) и последующим титрованием избытка раствора перманганата калия стандартным раствором щавелевой кислоты, приготовленной из стандарт-титра с молярной концентрацией эквивалента 0,1 моль/дм³ [Сусленникова В.М., Киселева Е.К. Руководство по приготовлению титрованных растворов.- Л.: Химия, 1978, с. 129].

Пример 1.

Взвешивают в бюксе на аналитических весах 0,1000 г спирта с точностью до 0,0002 г. Навеску из бюкса переносят в коническую колбу для титрования вместимостью 300 см³, промывают бюкс дистиллированной водой и тоже вносят в коническую колбу, добавляют цилиндром 25 см³ серной кислоты (1:4), вносят пипеткой 25 см³ перманганата калия KMnO₄, приготовленного из стандарт-титра с молярной концентрацией эквивалента 0,1 моль/дм³, и титруют непрореагировавшую часть KMnO₄ стандартным раствором щавелевой кислоты, приготовленным из стандарт-титра с молярной концентрацией эквивалента 0,1 моль/дм³, до обесцвечивания. Параллельно выполняют холостой опыт, помещая в колбу для титрования те же объемы серной кислоты и перманганата калия, что и при титрованиии образца спирта. Повторяют анализ 2-3 раза.

Содержание массовой доли этилового спирта в процентах вычисляют по формуле



где V - объем раствора щавелевой кислоты с молярной концентрацией эквивалента 0,1 моль/дм³, израсходованный на титрование холостой пробы, см³;

V₁ - объем раствора щавелевой кислоты той же концентрации, израсходованный на титрование раствора непрореагировавшего количества KMnO₄, см³;

С(1/2H₂C₂O₄2H₂O) - молярная концентрация эквивалента щавелевой кислоты, 0,1 моль/дм³;

E - молярная масса эквивалента спирта, 46,0 г;

m - навеска спирта, г.

Стандартное отклонение не превышает 0,28%. Для подтверждения достоверности методики был проведен сравнительный анализ результатов определения содержания этилового спирта следующим образом.

Пример 2. Для сравнения проводили определение спирта по способу прототипа окислением этилового спирта перманганатом калия в кислой среде с дальнейшим йодометрическим определением.

Взвешивают в бюксе на аналитических весах 0,1000 г спирта с точностью до 0,0002 г. Навеску из бюкса переносят в коническую колбу для титрования вместимостью 300 см³, промывают бюкс дистиллированной водой и тоже вносят в коническую колбу, добавляют цилиндром 25 см³ серной кислоты (1:4) и 25 см³ пипеткой раствора KMnO₄ с молярной концентрацией эквивалента 0,1 моль/дм³, приготовленного из стандарт-титра. К образовавшейся уксусной кислоте добавляют цилиндром серную кислоту с молярной концентрацией эквивалента 2 моль/дм³ и 5 см³ 20%-ного раствора йодистого калия. Выделившийся йод титруют стандартным раствором тиосульфата натрия с молярной концентрацией эквивалента 0,1 моль/дм³ в присутствии крахмала как индикатора. Точность определения 1,5 - 2 отн.%.

В обоих случаях проводилось по три параллельных определения. Значения t < t_0,95; t = 0,11; t_0,95 = 2,78, то есть можно сделать вывод об отсутствии расхождения между сравниваемыми величинами, определенными двумя способами.

Предлагаемый способ позволяет повысить скорость анализа за счет уменьшения затрат времени на выполнение анализа и снизить себестоимость анализа за счет использования более дешевого и устойчивого соединения щавелевой кислоты, чем йодистый калий и тиосульфат натрия.

Для заявленного способа в том виде, как он охарактеризован в независимом пункте изложенной формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке средств. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "промышленная применимость".