JPH03267741A - 重炭酸ナトリウム表面の炭酸ナトリウムの定量方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、重炭酸ナトリウム表面の炭酸ナトリウムを定
量する方法に関するものである。

［従来の技術］ 工業的製造プロセスにより製造される重炭酸ナトリウム
には、不純物として無水炭酸ナトリウム、炭酸ナトリウ
ム含水塩、炭酸ナトリウムと重炭酸ナトリウムとの複結
晶水塩（以下、これらを炭酸ナトリウムという）が含ま
れている。これらは重炭酸ナトリウムの成形性・流動性
などの加工物性に大きな影響を及ぼす。そのため、これ
らの含有量を測定することが重炭酸ナトリウムの品質管
理のためには重要である。

従来では、炭酸ナトリウム量を定量する方法として、重
炭酸ナトリウムの全体の中に存在する炭酸ナトリウム量
を定量する方法が行われている。

この方法としては、ＣＯ基の振動吸収を用いる赤外分光
法、熱分解反応を用いる熱分析法、結晶系の差異を利用
するＸ線回折法、さらに、重炭酸ナトリウム中の炭酸ナ
トリウムをメタノールなどの非水溶媒で抽出した後、そ
の抽出液にｐＨ指示薬を滴下し、その後希塩酸で中和滴
定を行い、その希塩酸の消費量から炭酸ナトリウム量を
定量する中和滴定法が用いられている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、赤外分光法、熱分析法、Ｘ線回折法では
重度酸ナトリウム中の炭酸ナトリウムの含有量が１％以
下である高純度の重炭酸ナトリウム中の炭酸ナトリウム
を定量する方法には使用できないという問題がある。

また、中和滴定法では高純度の重炭酸ナトリウム中に微
量に存在する炭酸ナトリウム量を定量できるが、この方
法では抽出に数時間以上を要し、中和滴定の終了点の見
極めが非常に難かしく、メタノールなどの非水滴媒中で
は重炭酸ナトリウムは徐々に分解して炭酸ナトリウムに
変わるために定量精度が悪くなるという問題がある。さ
らに、１回の測定において数１０〜１００ｇの多量の重
炭酸すトリウムや溶媒を使用する必要があるという問題
がある。

これに対し、重炭酸ナトリウム表面に存在する炭酸ナト
リウムが特に重炭酸ナトリウムの成形性・流動性などの
加工物性に大きな影響を及ぼすことが考えられるため、
重炭酸ナトリウムの表面の炭酸ナトリウムを選択的に定
量することにより、従来の定量方法よりも厳格に重炭酸
ナトリウムの品質管理ができると考えられる。しかしな
がら、従来の方法は重炭酸ナトリウムの全体の中に存在
する炭酸ナトリウム量を定量する方法であり、重炭酸ナ
トリウム表面の炭酸ナトリウム量を定量することができ
ない。

ここに、固体試料の表面を選択的に定量する方法として
光電子分光法が用いられている。そのため、重炭酸ナト
リウム表面の炭酸ナトリウムを定量する際にこれを応用
することが考えられる。この方法とは、重炭酸ナトリウ
ムにＸ線を照射するとその表面から分子を構成する原子
ごとに異なるエネルギーの光電子が発生する原理を利用
して表面から５ｎｍ程度の深さに存在するナトリウム、
炭素および酸素の原子組成を求め、これから表面に存在
する炭酸ナトリウムの量を算出する方法である。しかし
ながら、この方法で炭酸ナトリウム量を定量する場合に
は、試料を高真空にさらすため、測定中に重炭酸ナトリ
ウムが炭酸ガスと水を放出分解し炭酸ナトリウムに変化
したり、真空ポンプからのオイルにより重炭酸ナトリウ
ム表面が汚染され炭素原子量が多くなるなどのため、定
量精度や再現性に問題がある。また、装置も大掛かりに
なり、さらに、測定に３０分から１時間かかるためルー
チン的な工程管理に用いることはできないという問題が
ある。

本発明の目的は、以上に掲げた問題点を解決するもので
あり、少量の試料で、簡便、短時間に、定量精度、再現
性がよく、しかも、重炭酸ナトリウム表面を選択的に定
量できる重炭酸ナトリウム表面の炭酸ナトリウムの定量
方法を提供するものである。

［課題を解決するための手段〕 本発明者は、上記の課題を解決するために重炭酸ナトリ
ウム表面に存在する炭酸ナトリウムを定量する新た。な
方法について鋭意検討した結果、本発明に至ったもので
ある。すなわち、本発明は、重炭酸ナトリウム表面を低
級アルコールとフタレイン化合物とからなるｐＨ指示薬
で処理し、該処理後に反射測定型分光光度計を用いて炭
酸ナトリウムの吸光度を測定することを特徴とする重炭
酸ナトリウム表面の炭酸ナトリウムの定量方法である。

以下、本発明をさらに詳細に説明する。

本発明において、測定に必要な重炭酸ナトリウム量は、
数１０ｍｇ〜数１００ｍｇあれば十分である。この重炭
酸ナトリウムはそのまま使用してもよいが、吸光度測定
時の感度や再現性を向上させることができるためプレス
成型したのち使用することが好ましい。なお、プレス成
型の条件としては均一な成型が行われ、しかも成型によ
り重炭酸ナトリウムの分解がおこらなければ特に限定す
るものではないが、成型圧力が数１０〜数１００ｋ　ｇ
　ｆ　／　ｃ　ｍ　２で数１０秒〜数分程度の成型時間
で成型することが好ましい。

本発明においては、重炭酸ナトリウムを低級アルコール
とフタレイン化合物との溶液からなるｐＨ指示薬で処理
する。ここに、低級アルコールとしては、例えば、メタ
ノール、エタノールまたは低級アルコールと水との混合
溶媒等があげられ、また、フタレイン化合物としては、
例えば、フ工ノールフタレイン、チモールフタレイン、
チモールサルフォフタレイン、Ｏ−クレゾールフタレイ
ン、０−クレゾールサルフオフタレインまたはα−ナフ
トールフタレイン等があげられる。なお、フタレイン化
合物は粉末であるので、低級アルコールとフタレイン化
合物との溶液からなるｐＨ指示薬は、低級アルコールを
溶媒として、その中にフタレイン化合物を溶解すること
により作製される。この場合の低級アルコール中のフタ
レイン化合物の濃度は、フタレイン化合物が溶解する濃
度であれば特に限定するものではないが、定量精度の向
上のためにＱ、１ｗｔ％程度が好ましい。

また、処理時間としては特に限定するものではないが、
定量精度を上げるために３〜１０分程度放置することが
好ましい。

次に、以上のような前処理をした重炭酸ナトリウムの可
視領域の炭酸ナトリウムの吸光度を反射測定型分光光度
計を用いて測定する。このときの測定波長は用いるｐＨ
指示薬の吸収波長範囲であればいずれの波長でも良いが
高感度な測定を行うには最大吸光波長を用いることが好
ましい。例えば、低級アルコールとフェノールフタレン
とからなるｐＨ指示薬を用いた場合の最大吸光波長の値
は５５７ｎｍである。

そして、比較試料として２００℃で数時間以上乾燥した
無水炭酸ナトリウムを前述した方法と同様にｐＨ指示薬
を滴下処理した後、反射測定型分光光度計にてその吸光
度を測定する。この吸光度を炭酸ナトリウム１００％の
場合の吸光度とし、これと本発明により得た測定試料の
吸光度の比から炭酸ナトリウム濃度を求め、これより重
炭酸ナトリウム表面の炭酸ナトリウム量を定量すること
ができる。

なお、測定波長における吸光度の値から炭酸ナトリウム
の定量を行う本発明においては、測定吸光波長における
吸光度係数が炭酸ナトリウムの種類によって変化しない
ことを確認することが必要である。そのため、次のよう
な実験を行なった。

すなわち、無水炭酸ナトリウム（Ｎａ２ＣＯｉ）、炭酸
ナトＩＪウムー１水塩（Ｎａ２Ｃｏ３’Ｈ２０）、炭酸
ナトリウムと重炭酸ナトリウムとの複塩（Ｎａｘ　ＣＯ
ｓ　・ＮａＨＣＯｉ　・２Ｈ２０）をそれぞれメタノー
ルに溶解した後フェノールフタレンを滴下し、その時の
吸光波長および吸光度を測定した。第１図に炭酸ナトリ
ウムの吸収スペクトルを示す。第１図に示すようにいず
れの試料も５５７ｎｍに最大吸光波長のある同形の吸光
曲線であった。また、第２図に５５７ｎｍの吸収波長に
おける炭酸ナトリウム濃度と吸光度の関係を示す。第２
図に示すように炭酸ナトリウム濃度と吸光波長における
吸光度の値が原点を通る一つの直線上に乗っている。従
って、炭酸ナトリウムの種類やその濃度に関係なく吸光
波長における吸光度係数は変らないことがわかる。

［実施例］ 本発明をさらに詳細に説明するために、以下に実施例を
あげるが、本発明はこれらに限定されるものではない。

実施例１ 試薬特級の重炭酸ナトリウム（和光純薬■製）４００ｍ
ｇを錠剤成型器にいれ２００ｋｇｆ／ｃｍ２，２分間の
条件でプレス成型した後、この重炭酸ナトリウムを取り
出し反射測定型吸光光度計に固定した。次にメタノール
（９０ｖｏ１％）＋水（１０ｖｏ１％）の混合溶媒にフ
ェノールフタレーインを０，１ｗｔ％溶解したｐＨ指示
薬２〜４μｇを重炭酸ナトリウムの表面上に滴下した。

この後、５分間放置して５５７ｎｍにおける吸光度を測
定した。第３図に重炭酸ナトリウムと比較試料である無
水炭酸ナトリウムのｐＨ指示薬の滴下量に対する測定吸
収波長における吸光度を示す。

これらの実測値は原点を通る直線上に乗っていることか
らデータに再現性があることがわかる。また、−点の測
定に要した時間は約９分であった。

炭酸ナトリウムと重炭酸ナトリウムの吸光度比から重炭
酸ナトリウム表面の炭酸ナトリウム含有量は６０．８％
と算出された。

実施例２ 試薬特級の重炭酸ナトリウム（和光純薬■製）４０ｍｇ
を用いた以外は実施例１と同様の方法により、５５７ｎ
ｍにおける吸光度を測定した。その結果、実施例１と同
様の結果が得られた。

実施例３ 炭酸ナトリウムは炭酸ガスと水蒸気により下記反応式に
従って重炭酸ナトリウムに変化する。

Ｎａ２　ＣＯ３＋ＣＯ２＋Ｈ２０−＋２ＮａＨＣＯ）そ
こで、重炭酸ナトリウム表面の炭酸ナトリウム量を少な
くするために、炭酸ガス（９７％）と水蒸気（３％）中
で重炭酸ナトリウムを処理したのち、重炭酸ナトリウム
表面に存在する炭酸ナトリウムの量を実施例１と同様の
方法で測定した。

この測定に要した時間は約９分であった。その結果、重
炭酸ナトリウムの表面に存在する炭酸ナトリウムの量は
３５．９％であり、上記の処理を行っていない実施例１
より小さな値を示した。

なお、この測定で求められた炭酸ナトリウムの量３５．
９％を試料の表面積および測定厚みを考慮して本試料の
全重量に対する炭酸ナトリウムの量に換算すると９３０
ｐｐｍとなった。この値は従来の方法である中和滴定法
から求めた値の９００ｐｐｍとほぼ同様の値となってい
る。このことから、本試料中では炭酸ナトリウムはほぼ
全てが表面から深さ２０ｎｍの範囲に存在していること
がわかった。

［発明の効果］ 以上に説明したことから明らかなように本発明によれば
、重炭酸ナトリウム表面に存在する炭酸ナトリウムを簡
単な前処理を行うだけで測定でき、しかも１０分程度の
短時間に定量精度がよく再現性あるデータが得られるの
で、プラントにおける工程管理の分析法として使用でき
る。また、数１０〜数１００ｍｇ程度の少量の試料で表
面に存在する炭酸ナトリウムの定量を行うことができる
ので、例えば保存容器内の異なる場所にある重炭酸ナト
リウム表面の炭酸ナトリウムの量を別々に定量分析でき
る。このため、細かな製造工程の差異による炭酸ナトリ
ウムの生成量を求めることができるので、より厳密な工
程管理が可能となる。

さらに、重炭酸ナトリウム表面だけを選択的に分析でき
るので、重炭酸ナトリウムの全重量に対する炭酸ナトリ
ウム量に換算した場合に数１１００ｐｐオーダーという
微量に存在する炭酸ナトリウムの定量が可能となる。

０．６００ ０．４００ ０．２００ ０．０ＯＯ

【図面の簡単な説明】

第１図は炭酸ナトリウムの吸光スペクトルを示す図、第
２図は炭酸ナトリウムの吸光度と炭酸ナトリウムモル濃
度との関係を示す図、第３図は炭酸ナトリウムと市販重
炭酸ナトリウムに対するｐＨ指示薬の滴下量と吸光度の
関係を示す図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）重炭酸ナトリウム表面を低級アルコールとフタレ
   イン化合物とからなるｐＨ指示薬で処理し、該処理後に
   反射測定型分光光度計を用いて炭酸ナトリウムの吸光度
   を測定することを特徴とする重炭酸ナトリウム表面の炭
   酸ナトリウムの定量方法。