Группа Л29
МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ
ОРГАНИЧЕСКИЕ ХИМИЧЕСКИЕ ПРОДУКТЫ
Микрометод определения содержания азота
Organic chemical products. Method of test for microdetermination of nitrogen
ОКСТУ 2209
Дата введения 1968-03-01
УТВЕРЖДЕН Комитетом стандартов, мер и измерительных приборов при Совете Министров СССР 24 октября 1967 г.
Ограничение срока действия снято Постановлением Госстандарта от 28.09.92 N 1284
* ПЕРЕИЗДАНИЕ (февраль 1999 г.) с Изменением N 1, утвержденным в ноябре 1976 г. (ИУС 12-76).
Настоящий стандарт распространяется на органические продукты и устанавливает микрометод определения содержания азота в азотсодержащих органических соединениях.
Сущность метода состоит в измерении объема азота, выделившегося при пиролитическом разложении исследуемого вещества в присутствии катализатора - окиси никеля, в атмосфере углекислого газа при температуре (900±50) °С.
Метод применим к соединениям, содержащим не менее 1% азота.
Точность метода находится в пределах ±0,2%.
Применение метода предусматривается в стандартах и технических условиях, устанавливающих технические требования на органические химические продукты.
(Измененная редакция, Изм. N 1).
1. АППАРАТУРА, РЕАКТИВЫ И РАСТВОРЫ
1.1. Для определения содержания органически связанного азота применяются:
установка для определения азота (см. приложение 1);
аппарат 2000 (аппарат Киппа) по ГОСТ 25336-82;
микровесы типа ВМ-20;
сито алюминиевое с отверстиями диаметром 2 мм;
сетка по ГОСТ 6613-86, N 025;
бюкса типа СН по ГОСТ 25336-82;
шкаф сушильный лабораторный на 150 °С;
печь муфельная на 1000 °С;
окись никеля по ГОСТ 4331-78;
калия гидрат окиси (кали едкое), 50%-ный водный раствор;
ртуть по ГОСТ 4658-73;
парафин по ГОСТ 23683-89;
сахароза по ГОСТ 5833-75;
углекислый газ сжиженный по ГОСТ 8050-85 или двуокись углерода твердая, полученная из сжиженного углекислого газа;
магний сернокислый по ГОСТ 4523-77, 15%-ный водный раствор;
кислота уксусная по ГОСТ 61-75, 3%-ный раствор;
вода дистиллированная по ГОСТ 6709-72;
катализатор-окислитель гранулированный; готовят следующим образом: окись никеля смешивают с 15%-ным раствором сернокислого магния в соотношении 4:1 до получения густой пасты. Пасту наносят на сито тонким слоем так, чтобы заполнились все отверстия сита. Сито вместе с пастой помещают на бумагу в сушильный шкаф и подсушивают около 1 ч при 100-110 °С, после чего гранулы легким постукиванием отделяют от сита и прокаливают в муфельной печи в течение 6 ч при 900-1000 °С.
После охлаждения гранулы отсеивают от пыли на сетке N 025, а от крупных кусков - на сите с отверстиями 2 мм;
окись меди в виде проволоки - отрезки длиной 6 мм и диаметром 1 мм; подготавливают следующим образом: медную проволоку кипятят 15-20 мин в 3%-ной уксусной кислоте, затем промывают дистиллированной водой до исчезновения специфического запаха уксусной кислоты, подсушивают в течение 1 ч в сушильном шкафу при 100-110 °С, прокаливают в муфельной печи около 2 ч при (800±50) °С и отсеивают от пыли на сетке N 025;
медь восстановленная; готовят следующим образом: прокаленную окись меди в виде проволоки помещают в кварцевую трубку с боковым отводом, продувают трубку водородом до полного вытеснения из нее воздуха. Затем на то место трубки, где находится окись меди, надвигают печь, нагретую до 500 °С, не прекращая подачу водорода, пока вся медь не восстановится и не приобретет характерный для меди цвет. Снимают печь и дают меди остыть в токе водорода. Затем переносят трубку к источнику двуокиси углерода, продувают им трубку в течение 20-30 мин и пересыпают медь в банку с резиновой пробкой.
(Измененная редакция, Изм. N 1).
2. ПОДГОТОВКА К ИСПЫТАНИЮ
2.1. Подготовка установки для определения содержания органически связанного азота (см. приложение 1).
2.2. Подготовка навесок
2.2.1. Испытуемое вещество в 3-7 мг (в зависимости от предполагаемого содержания азота) взвешивают с точностью до 0,002 мг. При сожжении веществ, содержащих нитрогруппы, к навеске добавляют парафин или сахарозу в количестве около 5 мг.
2.2.2. Твердое вещество вносят в пробирку из кварцевого стекла микрошпателем.
2.2.3. Твердое гигроскопическое вещество взвешивают в пробирке из кварцевого стекла с притертой пробкой.
2.2.4. Нелетучую жидкость помещают в пробирку из кварцевого стекла стеклянным капилляром.
2.2.5. Летучую жидкость отбирают в толстостенный кварцевый капилляр, взвешивают и помещают открытым концом в пробирку из кварцевого стекла длиной 90 мм, на дне которой предварительно помещено небольшое количество окиси никеля, при этом конец капилляра не должен выступать из пробирки.
2.3. Подготовка к сожжению
2.3.1. Пробирку 9 с испытуемым веществом засыпают на объема окисью никеля и помещают в широкую часть трубки для сожжения 10 открытым концом в сторону наполнителя на расстоянии примерно 60 мм от него. Трубку для сожжения закрывают пробкой.
Отсоединяют от установки микрокран с микроазотометром (см. чертеж), открывают кран 12 и пропускают через трубку углекислый газ в течение примерно 5 мин. Присоединяют к установке микрокран 5 и микроазотометр, предварительно спустив вниз раствор едкого кали (для этого открывают кран микроазотометра 4), и, открыв микрокран 5 на 2-3 мин, продолжают пропускать углекислый газ. После этого микрокран 5 закрывают и наполняют микроазотометр раствором едкого кали.
Схема установки для газометрического микроотделения азота
Открыв осторожно микрокран 5, продолжают пропускать углекислый газ, добиваясь того, чтобы микропузырьки поднимались с поверхности ртути до верхней части микроазотометра не быстрее чем на один пузырек за 2 сек, почти полностью поглощаясь раствором щелочи в нижней широкой части микроазотометра.
2.3.2. Закрывают кран 12 аппарата Киппа и микрокран 5 микроазотометра и устанавливают предварительно нагретую до 800 °С электрогорелку 6 на трубку для сожжения в месте наполнения ее окисью меди 7 и электрогорелку (8а), нагретую до 600 °С, в месте наполнения восстановленной медью на все время опыта.
Электрогорелку 8, нагретую до 900 °С или выше (в зависимости от термостойкости испытуемого вещества), ставят на трубку на расстоянии примерно 60 мм от закрытого конца пробирки с навеской. Микрокран 5 приоткрывают и выпускают избыток углекислого газа, передвигая электрогорелку 8 в сторону аппарата Киппа 14, до расстояния 20 мм от бокового отвода трубки.
Затем электрогорелку 8 переносят, не передвигая по трубке, на открытый конец пробирки 9.
Когда выделение углекислого газа прекратится, закрывают микрокран 5, открывают кран 4 и вытесняют собравшуюся в микроазотометре пену поднятием груши 1, затем закрывают кран 4 и полностью открывают микрокран 5.
2.3.1, 2.3.2. (Измененная редакция, Изм. N 1).
3. ПРОВЕДЕНИЕ ИСПЫТАНИЯ
3.1. Для сожжения навески электрогорелку 8 медленно двигают в сторону навески не более чем на 3 мм, периодически останавливая ее, наблюдают за пиролизом навески по изменению давления в системе.
Для завершения пиролиза электрогорелку необходимо задержать над испытуемой навеской в течение 5-7 мин, после этого электрогорелку продолжают двигать в сторону аппарата Киппа, наблюдая за тем, чтобы пузырьки азота проходили в микроазотометр со скоростью 1-2 в секунду.
3.2. Когда электрогорелка 8 будет продвинута на расстояние около 20 мм от бокового отвода трубки, закрывают микрокран 5 и открывают кран 12. Потом осторожно открывают микрокран 5 настолько, чтобы пузырьки газа двигались быстро, но не сливались в одну струю.
Электрогорелку 8 передвигают назад к неподвижной электрогорелке 6. Микрокран 5 закрывают, электрогорелки 6 и 8 снимают.
3.3. Для полного вытеснения азота из трубки для сожжения микрокран 5 осторожно открывают.
При появлении микропузырьков микрокран 5 закрывают.
3.4. Поднимают уравнительную грушу 1 так, чтобы уровень раствора щелочи в ней совпадал с уровнем раствора щелочи в микроазотометре. Уравнительную грушу закрепляют на штативе.
Через 30 мин отмечают объем азота в микроазотометре с точностью до ±0,001 см , температуру воздуха, окружающего микроазотометр, - с точностью до 0,5 °С и атмосферное давление - с точностью до 0,1 мм рт.ст.
4. ПОДСЧЕТ РЕЗУЛЬТАТОВ ИСПЫТАНИЯ
4.1. Содержание азота ( ) в процентах вычисляют по формуле
,
где - истинный объем азота, см ;
- навеска вещества, мг;
- вес 1 см азота при температуре окружающего воздуха и давлении , мг.
Давление ( ) в мм рт.ст. вычисляют по формуле
,
где - атмосферное давление, мм рт.ст.;
- давление водяного пара над 50%-ным раствором едкого кали при температуре окружающего воздуха, мм рт.ст. (см. приложение 3).
Истинный объем азота ( ) в миллилитрах вычисляют по формуле
,
где - объем азота по микроазотометру, см ;
- поправка на микроазотометр, см .
4.2. Расчет рекомендуется проводить с использованием таблиц логарифмов ( ), приведенных в приложении 2.
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
1. Установка для газометрического микроопределения азота (см. чертеж)
1.1. Применяемые приборы и аппаратура
Микроазотометр.
Груша стеклянная уравнительная вместимостью 75-100 см .
Трубка с боковым отводом для сожжения из прозрачного кварцевого стекла.
Электрогорелки типа МА-Г/6 , на 900-1100 °С.
ЛАТР-1 типа 9А.
Термометр термоэлектрический по ГОСТ 6616-94.
Пробирки из прозрачного кварцевого стекла для взятия навесок без пробок и с притертыми пробками длиной 70 и 90 мм наружным диаметром не более 9 мм.
Капилляры из простого и кварцевого стекла.
Трубки резиновые, вакуумные внутренним диаметром 1 и 2 мм.
Вата стеклянная.
Пробки резиновые по НТД N 10, 24, 27.
Асбест хризотиловый по ГОСТ 12871-93.
(Измененная редакция, Изм. N 1).
2. Подготовка установки к испытанию
2.1. Калибрование микроазотометра
2.1.1. Градуированную часть микроазотометра отрезают на 80 мм ниже градуировки и устанавливают строго вертикально краном 4 вниз. Кран 4 смазывают внутри вазелином и закрывают.
Градуировку микроазотометра осуществляют следующим образом:
вводят примерно 0,1 см ртути и замеряют ее объем в микроазотометре. Затем переносят измеренный объем ртути в предварительно взвешенную бюксу и взвешивают на аналитических весах с точностью 0,0002 г. В бюксу добавляют новую порцию ртути, примерно соответствующую объему 0,1 см , взвешивают и переносят все количество ртути из бюксы в микроазотометр. Снова измеряют объем и т.д. по всей градуированной части микроазотометра.
Объем ртути в микроазотометре отсчитывают при помощи лупы.
2.1.2. Истинный объем каждой порции ртути ( ) в миллилитрах вычисляют по формуле
,
где 0,07355 - объем 1 г ртути, см ;
0,000182 - средний коэффициент расширения ртути от 0 °С до комнатной температуры;
- температура окружающего воздуха, °С;
- вес ртути, г.
2.1.3. Поправку к градуировке микроазотометра ( ) в миллилитрах вычисляют по формуле
(при возрастающей поправке);
(при убывающей поправке),
где - истинный объем одной порции ртути, см ;
- объем этой же порции ртути, измеренный по микроазотометру, см .
Калибрование микроазотометра допускается проводить любым способом, дающим такую же точность градуировки.
2.1.4. Прокалиброванную часть микроазотометра припаивают к нижней части микроазотометра (2).
К нижнему отводу микроазотометра присоединяют встык при помощи трубок из вакуумной резины микрокран 5, шлифы которого предварительно смазаны и расширенная часть его наполнена стекловатой. После чего микрокран закрывают.
Верхний отвод микроазотометра соединяют с уравнительной грушей при помощи резиновой трубки длиной 730-800 мм. Через уравнительную грушу наливают сначала ртуть в микроазотометр так, чтобы уровень ее был на 3 мм выше нижнего бокового отвода, после чего уравнительную грушу наполняют на объема 50%-ным раствором едкого кали.
2.2. Подготовка аппарата Киппа
2.2.1. Применяемые реактивы и растворы
Ртуть по ГОСТ 4658-73.
Кислота соляная по ГОСТ 3118-77, разбавленная 4:1.
Вода дистиллированная по ГОСТ 6709-72.
Глицерин по ГОСТ 6259-75.
Мрамор электродный по ГОСТ 4416-94; готовят следующим образом: куски мрамора обрабатывают 5%-ным раствором соляной кислоты в течение 5 мин, раствор кислоты сливают, а мрамор заливают водой и кипятят его в течение 2-3 ч, периодически меняя воду до тех пор, пока она не станет прозрачной.
Мрамор до загрузки в аппарат Киппа нужно хранить под водой.
2.2.2. Зарядка аппарата Киппа
Шлифы и краны смазывают тонким слоем вазелина.
Верхний шар воронки присоединяют к шару реактора при помощи крана 13 и стеклянных трубочек, соединенных вакуумными резиновыми трубками.
