1. Phạm vi sử dụng
Phương pháp thử này bao gồm xác định thành phần axít hay bazơ trong sản phẩm dầu mỏ và dầu nhờn hịa tan hay gần như hồ tan trong hỗn hợp tơluen và izopropanol.
Phương pháp này được áp dụng để xác định axit hay bazơ cĩ hằng số phân ly trong nước lớn hơn 10-9; axít hay bazơ cực yếu cĩ hằng số phân ly nhỏ hơn 10-9 khơng phát hiện.
Muối cĩ phản ứng nếu hằng số thủy phân lớn hơn 10-9.
2. Định nghĩa
Chỉ số axít: là lượng bazơ biểu thị bằng mg KOH/g mẫu cần thiết để chuẩn mẫu cuối đặc với chỉ thị là p-naftolbenzenin chuẩn đến điểm cuối xanh đậm trong dung mơi toluen - nước - izopropanol.
Chỉ số bazơ lượng axít biểu thị bằng mgKOH/g mẫu cần thiết để chuẩn mẫu với chỉ thị là p – naftolbenzenin chỉnh đến điểm cuối màu vàng trong dung mơi toluen - nước - izopropanol.
Chỉ số axit mạnh - lượng bazơ biểu thị bằng mgKOH/gmẫu cần thiết để chuẩn nứơc chiết mẫu nĩng đến điểm cuối màu nâu vàng sử dụng dịch metyl da cam.
3. Tĩm tắt phương pháp
Để xác định chỉ số axít hay bazơ, mẫu được hịa tan trong hỗn hợp tuluen và isopropanol chứa một lượng nhỏ nước, và dung dịch một pha thu được chuẩn độ ổ nhiệt độ phịng với dung dịch chuẩn alcol axit hay bazơ, tương ứng với điểm cuối được chỉ thị nhờ sự đổi màu của dung dịch p – naftolbenzenin thêm vào (màu vàng trong axít và màu xanh lá - nâu trong kiềm).
Để xác định chỉ số axít mạnh, một phần mẫu riêng được chiết bằng nước nĩng và nước chiết được chuẩn độ với dung dịch KOH, sử dụng metyl da cam làm chỉ thị.
4. Thiết bị – hĩa chất - Buret - Erlen - Giá đỡ - HCl 0,1M - Isopropanol - KOH 0,1M - Metyl da cam - p – naftolbenzenin - Ba(OH)2 - Etanol
Buret 50ml chia vạch 0.1ml hay buret 10ml chia vạch 0.05ml.
Dung dịch chuẩn alcol HCl (0.1M) – Trộn 9ml axit HCl đặc, tỷ trọng 60/600F 1.19 với 1000ml isopropanol khan (2-propanol). Chuẩn hố thường xuyên để phát hiện thay
đổi nồng độ mol của dung dịch chuẩn, tốt nhất là bằng chuẩn độ độ dẫn của 8ml (đo chính xác) dung dịch alcol KOH 0.1M được pha lỗng với 125ml nước khơng cĩ CO2
Dung dịch chỉ thị metyl da cam - hịa tan 0.1g metyl da cam trong 100ml nước cất. Dung dịch chỉ thị p – naftolbenzenin - Pha dung dịch chứa 10mg p – naftolbenzenin trong một lít dung mơi chuẩn.
Dung dịch chuẩn alcol KOH (0.1M) – Thêm 6g KOH rắn vào khoảng 1lít isopropanol khan trong bình tam giác 2 lít (chứa ít hơn 0.9% nước). Đun sơi nhẹ hỗn hợp trong 10 đến 15 phút, khuấy cho tan hết. Thêm ít nhất 2g Ba(OH)2 và đun sơi thêm 5 – 10 phút. Để nguội đến nhiệt độ phịng, để lắng và lọc. Bảo quản trong chai chịu hố chất. Tránh tiếp xúc với nút lie, cao su hoặc mỡ hố xà phịng và được bảo vệ bằng ống chứa vơi sút hoặc chất hấp phụ sillicat khơng sợi soda (ascarit, carbosorb, hoặc indecarb).
Chuẩn hĩa dung dịch KOH – Chuẩn hố thường xuyên đủ để phát hiện sự thay đổi nồng độ 0.0005N. Cĩ thể làm như sau cân chính xác đến 0.1mg khoảng 0.2g biftalatkali, đã được sấy ở 110 ÷10C ít nhất trong 1 giờ và hịa tan trong 40 ± 1ml nước khơng cĩ CO2. chuẩn với dung dịch KOH cho đến điểm cuối như sau:
Khi chuẩn độ điện thế, chuẩn đến điểm uốn xác định rõ ở điện thế ứng với điện thế của dung dịch đệm bazơ.
Khi chuẩn độ chỉ thị thì phải thêm 6 giọt dung dịch chỉ thị phenolphtalêin và chuẩn đến màu hồng ổn định thực hiện chuẩn tráng với nước cất sử dụng để pha biftalatkali.
Dung dịch chỉ thị phênolphtalêin – hịa tan 0.1 ± 0.01g phênolphtalein rắn tinh khiết trong 50 ml nước khơng cĩ CO2 và 50 ml etanol.
Dung mơi chuẩn – thêm 500ml toluen và 5ml nước vào 495 ml isopropanol khan.
4. Chuẩn bị mẫu
Gia nhiệt mẫu dầu đến 60 ± 50C trong bình ban đầu và lắc cho đến khi tất cả cặn phân tán đồng đều trong dầu. Nếu bình ban đầu đục và chứa nhiều hơn ¾ mẫu, phải chuyển sang bình khác lớn hơn và phải chuyển hết tất cả các cặn. Nếu cần lọc qua rây 100 mesh để loại các hạt lớn hơn.
Bảng lượng cân mẫu a Dầu sáng hay dầu mới
Chỉ số axít hay bazơ Lượng cân mẫu, g Độ nhạy của cân, g 0.0 đến 3.0 Trên 3.0 đến 25.0 Trên 25.0 đến 250.0 20.0 ± 2.0 2.0 ± 0.2 0.2 ± 0.02 0.5 0.01 0.001 Dầu tố hay là dầu đã sử dụng
0.0 đến 25.0
Trên 25.0 đến 250.0 2.0 ± 0.2 0.2 ± 0.02
0.01 0.001
A: mẫu sáng màu cĩ chỉ số axít thấp cho phép sử dụng 20g mẫu để thu được kết quả chính xác hơn. Lượng mẫu đối với dầu tối màu bị giới hạn về lượng để giảm thiểu ảnh hưởng cĩ thể của màu tối.
Cân một lượng mẫu như trong bảng 1 vào bình nĩn 250ml. Thêm 100ml dung mơi chuẩn và 0.5ml dung dịch chỉ thị, lắc cho mẫu tan hồn tồn vào dung mơi. Nếu hỗn hợp cĩ màu vàng cam, tiến hành tiếp như chỉ dẫn trong mục 7.2, nếu hỗn hợp trở thành màu xanh lá hay xanh lá đậm, tiến hành tiếp tục như chỉ dẫn như trong phần mục 8.
Chuẩn độ ngay ở nhiệt độ dưới 300C. Thêm dung dịch KOH 0.1M theo từng lượng nhỏ và xoay để phân tán KOH khi cần thiết. Lắc mạnh gần điểm cuối, nhưng tránh hồ tan CO2 vào dung mơi (trong trường hợp dầu axít màu cam chuyển sang màu xanh lá hay màu xanh lá đậm là đạt được điểm cuối). Coi điểm cuối là xác định nếu sự đổi màu giữ được bền trong 15giây hay nếu đảo lại màu cũ khi thêm 2 giọt HCl 0.1M.
Mẫu trắng – thực hiện mẫu trắng với 100ml dung mơi chuẩn và 0.5ml dung dịch chỉ thị, thêm dung dịch KOH 0.1M, với lượng tăng dần 0.05 hay 0.1ml. Ghi lượng dung dịch KOH 0.1M địi hỏi để đạt điểm cuối (từ vàng sang xanh lá).
Dung mơi chuẩn thường chứa tạp axít yếu tác dụng với thành phần kiềm mạnh của mẫu. Để hiệu chỉnh chỉ số bazơ của mẫu, cần xác định chỉ số axít mẫu trắng trên dung mơi.
Quy trình xác định chỉ số axít mạnh
Nếu dung dịch chuẩn chứa mẫu hồ tan cĩ màu xanh lá cây hay xanh lá nâu sau khi thêm chỉ thị thì thực hiện chuẩn độ với dung dịch HCl 0.1M cho đến khi màu xanh lá nâu chuyển sang màu vàng.
Quy trình xác định chỉ số axít mạnh
Cân khoảng 25g mẫu đại diện chính xác đến 0.1g, và đưa vào phễu chiết 250ml và thêm 100ml nước cất sơi. Lắc mạnh rồi rút pha nước sau khi tách vào bình 500ml. Chiết mẫu hai lần nữa, mỗi lần với 50ml nước cất sơi, rút nước chiết vào bình 500ml. Thêm nước chiết được 0.1ml chỉ thị metyl da cam. Nếu dung dịch trở nên hồng hay đỏ chuẩn với dung dịch KOH 0.1N cho đến khi dung dịch trở thành màu nâu vàng. Nếu khơng cĩ màu hồng hay đỏ thì báo cáo chỉ số axít mạnh bằng 0.
Mẫu trắng – cho vào bình 250ml, 200ml nước cất sơi như đã sử dụng cho mẫu thực. Thêm 0.1ml chỉ thị metyl da cam. Nếu màu chỉ thị là màu vàng cam chuẩn với dung dịch HCl 0.1m cho đến khi chuyển hồng với mức độ mẫu thực. Nếu màu hồg hay đỏ, chuẩn với dung dịch KOH 0.1N cho đến điểm cuối tương tự như sử dụng trong chuẩn mẫu.
6. Tính tốn kết quả
Tính chỉ số axít
Chỉ số axít: mg KOH/g = [(A-B) M x 56,1]/W Trong đĩ :
A= dung dịch KOH địi hỏi để chuẩn mẫu thực , ml B= dung dịch KOH yêu cầu để chuẩn mẫu trắng , ml M= nồng độ mol của dung dịch
W= lượng mẫu sử dụng , g
Nếu chuẩn trắng được thực hiện với axít:
Chỉ số axít mạnh, mg KOH / g = [(CM + Dm) x 56,1]/W Trong đĩ :
C= dung dịch KOH yêu cầu để chuẩn nước chiết (11.1), ml M= nồng độ mol của dung dịch KOH
D = dung dịch HCl yêu cầu để chuẩn dung dịch trắng, ml m= nồng độ mol của dung dịch HCl
W = lượng mẫu sử dụng, g Nếu chuẩn trắng được thực hiện với bazơ :
Chỉ số axít mạnh ,mg KOH/g = [(C-D) m x 56.1 ]/W Trong đĩ:
C = dung dịch KOH yêu cầu để chuẩn nước chiết, ml D = dung dịch KOH yêu cầu để chuẩn dung dịch trắng, ml M = nồng độ mol của dung dịch KOH
W = lượng mẫu sử dụng, g
7. Tính chỉ số bazơ như sau
Chỉ số bazơ mạnh , mg KOH/g ={(Em+Fm) x 56.1]/W Trong đĩ :
E = dung dịch HCl yêu cầu để chuẩn mẫu thực, ml m = nồng độ mol của dung dịch HCl
F = dung dịch KOH yêu cầu để chuẩn mẫu trắng chỉ số axit, ml M =nồng độ mol của dung dịch KOH
W = lượng mẫu sử dụng, g
8. Độ chính xác
Độ lặp lại- Sai khác giữa hai kết quả thử nghiệm do cùng một thí nghiệm viên thực hiện trên cùng một thiết bị trong điều kiện vận hành khơng đổi trên cùng một vật liệu thử như nhau, khi vận hành đúngvà bình thường phương pháp thử trong thời gian dài, chỉ một trong 20 trường hợp được vượt các giá trị sau :
Chỉ số axít bazơ Độ lặp lại 0.00 đến 0.1 Trên 0.1 đến 0.5 Trên 0.5 đến 1.0 Trên 1.0 đến 2.0 0.03 0.05 0.08 1.12
Độ tái lặp lại – Sai khác giữa hai kết quả đơn và độc lập do các thí nghiệm viên khác nhau thực hiện tại các phịng thí nghiệm khác nhau với cùng một vật liệu thử như nhau, khi vận hành đúng và bình thường phương pháp thử trong thời gian dài, chỉ 1 trong 20 trường hợp được vượt các giá trị sau:
Chỉ số axít bazơ Độ lặp lại 0.00 đến 0.1 Trên 0.1 đến 0.5 Trên 0.5 đến 2.0 0.04 0.08 15% của mức chỉ số trung hịa
Lưu ý: Giá trị độ chính xác này khơng áp dụng cho dầu bị nhuộm màu quá cao làm mờ sự thay đổi điểm cuối.
BÀI 11 Tên: XÁC ĐỊNH HM LƯỢNG AXÍT-BAZƠNgày:
ASTM D 974 Điểm:
Báo cáo
Mẫu……….. Thí nghiệm 1 Thí nghiệm 2 Chỉ số axít (mg KOH/ gmẫu)
Chỉ số axít mạnh (mg KOH/ gmẫu) Chỉ số bazơ (mg KOH/ gmẫu)
1. Mục đích của phương pháp xác định chỉ số axit – bazơ.
2. Trình bày nguyên tắc của phương pháp xác định chỉ số axit – bazơ.
BÀI 12. ĐIỀU CHẾ MỠ BƠI TRƠN
1. Mục đích.
Cung cấp cho sinh viên nắm được những bước cơ bản chế tạo dầu bơi trơn từ dầu thực vật, dầu gốc và một số hĩa chất khác.
2. Tĩm tắt phuơng pháp.
Tạo nên một hệ gel (càng đồng đều càng tốt giữa các cấu tử : xà phịng (muối của axít béo) – dầu gốc (- nước) – phụ gia.
3. Định nghĩa mỡ bơi trơn.
Mỡ bơi trơn là huyền phù được làm đặc bằng tác nhân gel hĩa trong dầu gốc hoặc các dầu bơi trơn khác và các phụ gia. Tác nhân gel hĩa phổ biến là xà phịng (muối của axít béo).
4. Qui trình điều chế chung.
Các tinh thể này tạo nên các cấu trúc bọc các phân tử dầu gốc, dầu béo và phụ gia cho mỡ trở nên đặc giữ được hình dạng mong muốn trong kỹ thuật.
Ảnh hiển vi điện tử của mỡ natri (oleat natri) với các sợi mịn, Chiều rộng sợi chỉ tương đương với kích vài phân tử.
5. Cách tiến hành.
5.1. Hĩa chất và dụng cụ điều chế mỡ canxi.
Hĩa chất:
- Dầu thầu dầu: 20 gam.
- Dầu gốc (cĩ nguồn gốc từ dầu mỏ), υ = 30 ÷ 40 cSt : 73 gam (chia làm hai phần : một phần 42 g và phần kia 31 g).
- Canxi oxit, CaO: 4g pha thành dung dịch Ca(OH)2 60% - Nước cất: 4ml.
Dụng cụ:
- Đũa khuấy hoặc máy khuấy cơ học. - Nhiệt kế.
- Bếp điện.
5.2. Điều chế mỡ Caxi.
Cân 8,0 g CaO hịa tan bằng 12 ml nước trong cốc 1000 ml, khuấy nhẹ đến khi được dung dịch Ca(OH)2 40% (chú ý : phản ứng tỏa nhiệt mạnh). Cho thêm 3g hạt NaOH rắn vào dung dịch Ca(OH)2 ở trên.
Cho thêm vào cốc trên 100g dầu thực vật (dầu đậu nành) + 80g dầu gốc cĩ độ nhớt 32 cSt.
Đun nĩng hỗn hợp tới sơi. Trong khi đun, khuấy bằng đũa thủy tinh khoảng 100 vịng/ phút, theo dõi nhiệt độ phản ứng. Phản ứng xà phịng hĩa xảy ra và nước bay ra mạnh, nhiệt độ phản ứng khoảng 100 ÷ 110 0C. Khuấy đều hỗn hợp trên tới khi hỗn hợp hết hơi nước bay ra. Khi hỗn hợp phản ứng chuyển sang màu nâu và sánh lại (nhiệt độ hỗn hợp khoảng 160 ÷ 1800C), rĩt từ từ vào hỗn hợp 80g dầu gốc đã đựơc đun nĩng trước ở 120 ÷ 1300C. Khuấy liên tục hỗn hợp trong khoảng 15 phút, ngừng đốt nĩng và chờ cho hỗn hợp hạ nhiệt xuống khoảng 900C trong khi vẫn khuấy. Khi hỗn hợp đặc lại thì cho vào đĩ (cho từ từ từng giọt một) 2 ÷ 3 ml nước cất trong khi khuấy đều hỗn hợp. Hỗn hợp chuyển sang màu vàng và mềm. Đốt nĩng hỗn hợp tới khi hỗn hợp cĩ màu nâu rồi sánh lại thì cho vào đĩ 80g dầu gốc đã được đốt nĩng trước. Khuấy đều hỗn hợp trong 10 phút, ngừng đốt nĩng. Khi hỗn hợp hạ nhiệt độ xuống khoảng 800C và đặc lại thì cho vào đĩ 0,5 ÷ 1 ml nước (cho từ từ từng giọt một), trong khi khuấy mạnh. Khi hỗn hợp chuyển từ màu nâu sang màu vàng và khơng bị đặclại thì ngừng khuấy. Để nguội hỗn hợp đến nhiệt độ phịng, thu đựơc mỡ canxi.
Giã mỡ trong cối giã mỡ, giã trong khoảng 30 phút. Xác định độ xuyên kim của mỡ thu đựơc.
5.3. Điều chế mỡ natri – mỡ liti.
- Pha dung dịch NaOH 40%: 24g NaOH/36 g H2O (với mỡ natri) vào cốc 1000 ml; - Pha dung dịch LiOH 40%: 13,6g LiOH/ 20,5g nước (với mỡ liti) vào cốc 1000 ml; - Dầu thực vật (dầu đậu nành): 80g;
- Dầu gốc (cĩ nguồn gốc từ dầu mỏ) 292 g (chia làm 2 phần: phần thứ nhất 168g, phần thứ hai 124g);
- Lượng nước: 10 ml;
Cho 80g dầu thực vật vào cốc chứa dung dịch NaOH (LiOH) ở trên. Đun nĩng hỗn hợp tới khi hỗn hợp hết nước bay lên và quánh lại thì cho từ từ vào đĩ 168g dầu gốc (cĩ độ nhớt 32 cSt) đã được đốt nĩng ở 1200C trong khi khuấy mạnh (nhiệt độ hỗn hợp khỗng 120 ÷ 1300C). Giữ hỗn hợp ở nhiệt độ này trong 1h, sau đĩ để nguội hỗn hợp
xuống khoảng 1000C thì cho vào đĩ 10 ml nước, trong khi khuấy mạnh. Nâng nhiệt độ hỗn hợp lên khoảng 1200C đuổi hết nước dư. Sau khi thấy hết hơi nước bốc lên bề mặt thì cho nốt 124g dầu gốc cịn lại, khuấy đều hỗn hợp trong 10 phút và để nguội hỗn hợp đến nhiệt độ phịng, ta thu được mỡ bơi trơn.Gĩa mỡ trong cối giã mỡ, giã trong khoảng 30 phút.
Xác định độ xuyên kim của mỡ thu được.
5.4. Mỡ kali.
- Dung dịch KOH 40%: 32g KOH /48g nước; - Dầu thực vật (dầu đậu nành) : 80 g;
- Dầu gốc: 160 g (chia làm 2 phần: phần một 92 g, phần hai 68 g); - Lượng nước: 10 ml.
BÀI 13: XÁC ĐỊNH ĐỘ XUYÊN KIM CỦA MỠ NHỜN.