МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

ОРГАНИЧЕСКИЕ ХИМИЧЕСКИЕ ПРОДУКТЫ

МИКРОМЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ АЗОТА

Издание официальное

ИПК ИЗДАТЕЛЬСТВО СТАНДАРТОВ Москва

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

ОРГАНИЧЕСКИЕ ХИМИЧЕСКИЕ ПРОДУКТЫ

Микрометод определения содержания азота

Organic chemical products.

Method of test for microdetermination of nitrogen

ОКСТУ 2209

Утвержден Комитетом стандартов, мер и измерительных приборов при Совете Министров СССР 24 октября 1967 г.

Дата введения 01.03.68

Ограничение срока действия снято Постановлением Госстандарта от 28.09.92 № 1284

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. № 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, № 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 № 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 № 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. Ms 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 9с испытуемым веществом засыпают на ³/₄ 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.

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 б 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.

ГОСТ 13301-67 С. 3

Схема установки для газометрического микроотделения азота

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. № 1).

С. 4 ГОСТ 13301-67

4. ПОДСЧЕТ РЕЗУЛЬТАТОВ ИСПЫТАНИЯ

4.1.    Содержание азота (А) в процентах вычисляют по формуле

_v_ V G_r 100 л- _G

где V— истинный объем азота, см³;

G — навеска вещества, мг;

G, — вес 1 см³ азота при температуре окружающего воздуха и давлении Р, мг.

Давление (Р) в мм рт. ст. вычисляют по формуле

Р=Р,-Р₂,

где Р_х — атмосферное давление, мм рт. ст.;

Р_г — давление водяного пара над 50 %-ным раствором едкого кали при температуре окружающего воздуха, мм рт. ст. (см. приложение 3).

Истинный объем азота (V) в миллилитрах вычисляют по формуле

К= К,—0,02К,±У₂,

где Pi — объем азота по микроазотометру, см³;

V₂ — поправка на микроазотометр, см³.

4.2.    Расчет рекомендуется проводить с использованием таблиц логарифмов (lgG), приведенных в приложении 2.

ГОСТ 13301-67 С. 5

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

1. Установка для газометрического микроопределения азота (см. чертеж)

1.1.    Применяемые приборы и аппаратура Микроазотометр.

Груша стеклянная уравнительная вместимостью 75—100 см³.

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 № 10, 24, 27.

Асбест хризотиловый по ГОСТ 12871-93.

(Измененная редакция, Изм. № 1).

2. Подготовка установки к испытанию

2.1.    Калибрование м и кр о а з о то м е тр а

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 см³ 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 см³, 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 (Г) в миллилитрах вычисляют по формуле

V= 0,07355(1+0,0001820(7,

где 0,07355 — объем 1 г ртути, см³;

0,000182 — средний коэффициент расширения ртути от 0 ’С до комнатной температуры; t — температура окружающего воздуха, 'С;

G— вес ртути, г.

2.1.3.    Поправку к градуировке микроазотометра (V₂) в миллилитрах вычисляют по формуле

V₂ = V—V_l (при возрастающей поправке);

V₂ = Kj—К (при убывающей поправке),

где V — истинный объем одной порции ртути, см³;

V₁ — объем этой же порции ртути, измеренный по микроазотометру, см³.

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 ³/₄ 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.

В резиновую пробку верхнего шара вставляют защитную воронку, в горизонтальную часть которой вводят ртуть, сверху слой глицерина около 1 см³ и завязывают марлей.

Допускается применение другого жидкостного затвора.

Шар реактора закрывают резиновой пробкой № 24 с краном 12. Конец крана, находящийся в реакторе, загнут почти до верха реактора.

Шар реактора заполняют на ³/₄ объема кусками мрамора и плотно закрывают пробкой.

Аппарат Киппа помещают в вытяжной шкаф и начинают заливать раствором соляной кислоты. При этом краны аппарата Киппа 12 и 13 должны быть обязательно закрыты. Когда верхний шар воронки наполнят на ³/₄ объема соляной кислотой, открывают кран 13, чтобы соляная кислота спустилась в основание реактора, затем закрывают кран 13 и снова наливают кислоту в верхний шар воронки.

Эти операции повторяют до тех пор, пока основание реактора не будет заполнено соляной кислотой и уровень кислоты в воронке шара не установится на ¹/₂ его объема. При этом нужно следить, чтобы кислота не соприкасалась с мрамором в реакторе.

Воздух из реактора Киппа вытесняют следующим образом: открывают кран 13 на такое время, чтобы кислота успела только коснуться мрамора в реакторе, и тотчас же кран закрывают. Затем открывают кран 10 на 1 мин для того, чтобы выделившийся углекислый газ вытеснил воздух из реактора, и кран закрывают. Эту операцию повторяют 20—30 раз.

Процесс вытеснения воздуха из аппарата Киппа должен проводиться медленно и осторожно, чтобы не произошло выброса соляной кислоты и разбрызгивания ртути из защитной воронки.

2.3.    Кварцевую трубку для сожжения заполняют окисью меди следующим образом: в оттянутый ее конец вставляют асбестовую пробку слоем 3—4 мм, слегка уплотняя ее, затем заполняют окисью меди слоем 70—80 мм и снова асбестовой пробкой слоем 3—4 мм. Далее кварцевую трубку заполняют восстановленной медью слоем 40—60 мм и закрепляют асбестовой прокладкой.

(Измененная редакция, Изм. № 1).

2.4.    Пробирки и капилляры из кварцевого стекла прокаливают в течение 15—20 мин при (900±50) °С.

2.5.    Проверка герметичности установки

2.5.1.    Подготовленные части установки соединяют встык с помощью резиновых вакуумных трубок длиной 25—30 мм, предварительно смазанных внутри тонким слоем глицерина, в следующем порядке:

боковой отвод трубки для сожжения 10 соединяют с Z-образной трубкой 11, заполненной стеклянной ватой для задержания паров соляной кислоты.

Трубку 11 присоединяют к крану 12, идущему от аппарата Киппа.

Трубку для сожжения прокаливают в токе углекислого газа, для этого слегка открывают кран 12 и надвигают на трубку элекгрогорелку, предварительно нагретую до температуры (900±50) °С (электрогорелку включают через прибор ЛАТР-1, температуру измеряют термопарой).

После прокаливания трубки оттянутый конец ее охлаждают и присоединяют к микрокрану 5 резиновой вакуумной трубкой, имеющей внутренний диаметр 1 мм.

Операцию прокаливания трубки в токе углекислого газа проводят ежедневно перед проведением испытания.

Открывая кран 4, затем микрокран 5, пропускают углекислый газ в течение 2—3 мин, затем микрокран 5 закрывают.

Микроазотометр 3 при открытом кране 4 заполняют на ²/з расширенной верхней части его 50 %-ным раствором едкого кали, поднимая трушу /. После этого нужно закрыть сначала кран 4, а потом кран 12 (от аппарата Киппа). Снова открывают микрокран 5. Отсутствие пузырьков газа в микроазотометре указывает на герметичность собранной установки.

2.5.2.    После проверки герметичности установки приступают к проведению холостого определения, которое проводят в той же последовательности, что и при сожжении веществ, но без пробирки с навеской. Результаты двух параллельных определений по объему газа в микроазотометре не должны превышать 0,01 см³.

Контрольное определение содержания азота проводят на химически чистых веществах: карбазоле, ацетанилиде, синтомицине, фенацетине и пр.

С. 8 ГОСТ 13301-67

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

Давление водяного пара над 50 %-ным раствором КОН при различной температуре

Температура, "С 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 Давление, мм рт. ст. 7,8 8,4 8,9 9,5 10,1 10,8 11,4 12,2 12,9 13,7 14,5 15,5 16 17 18 19

Редактор Л.И. Нахимова Технический редактор Л.А. Кузнецова Корректор Р А. Ментова Компьютерная верстка В. И. Грищенко

Изд. лиц. № 021007 от 10.08.95.    Сдано    в    набор    25.02.99.    Подписано    в    печать    05.04.99.    Уел.    печ.    л.    1,40.

Уч.-изд. л. 0,90.    Тираж    142    экз.    С2502.    Зак.    303.

ИПК Издательство стандартов, 107076, Москва, Колодезный пер., 14.

Набрано в Издательстве на ПЭВМ Филиал ИПК Издательство стандартов — тип. "Московский печатник", Москва, Лялин пер., 6.

Плр № 080102

1

Издание официальное    Перепечатка    воспрещена

2

Переиздание (февраль 1999 г.) с Изменением N° 1, утвержденным в ноябре 1976 г. (ИУС 12—76).

© ИПК Издательство стандартов, 1999 Переиздание с Изменениями