Определение влажности высушиванием. В стеклянный стаканчик с крышкой, предварительно высушенный и взвешенный на аналитических весах, отвешивают 3—4 г измельченного материала.
После этого стаканчик с навеской и крышку помещают в сушильный шкаф и сушат в течение 3—4 ч при температуре 105°. По истечении этого времени стаканчик с навеской охлаждают в эксикаторе, закрывают крышкой и взвешивают. Вторичное и последующие высушивания продолжается по 1 ч. Все это повторяют, пока содержимое стаканчика не высохнет до постоянного веса, т. е. пока последнее взвешивание по сравнению с предыдущим не покажет убыль в весе менее 0,0002—0,0004 г или пока не начнется увеличение веса вследствие окислительных процессов.
Влажность W вычисляют по формуле
W = ((A—B) ∙ 100%) : A, %
где А — вес пробы до высушивания, г; В — вес пробы после высушивания, г.
Титрованием устанавливается количество свободной серной кислоты и по разности прилитой и свободной вычисляется количество связанной с аммиаком кислоты.
Количественное определение лигнина в растительном сырье. Сухую обезжиренную пробу растительного сырья (2 г) помещают в стакан емкостью 200 мл и заливают 20 мл 40%-ного раствора хлористого цинка в 37%-ной соляной кислоте. Смесь тщательно перемешивают стеклянной палочкой, ставят на водяную баню и выдерживают при 45° С в течение 30 мин. После этого пробу разбавляют водой и количественно переносят в колбу большей емкости. Общее количество прибавленной воды должно быть около 380 мл.
Колбу присоединяют к обратному холодильнику, и содержимое колбы кипятят в течение 1 ч, после чего фильтруют через предварительно взвешенный стеклянный фильтр № 3. Остаток на фильтре несколько раз промывают водой и сушат при температуре 105° С до постоянного веса.
При высоком содержании в растительной ткани зольных веществ, особенно кремниевой кислоты, необходимо определять в лигнине золу, поскольку минеральные вещества, остающиеся в остатке лигнина, завышают результат анализа. Для этого навеску лигнина определенной влажности сжигают в фарфоровом или платиновом тигле. Тигель с остатком прокаливают до постоянного веса и определяют вес остатка взвешиванием.
Содержание лигнина Л (г) вычисляют в расчете на сухое вещество по формуле
Л = ((в — б) ∙ 100 ∙ КЭф) : а,
где в — вес сухого лигнина, г; б — вес сухой золы, г; а — вес сухого исследуемого образца, г; Кэф — коэффициент эфирной экстракции.
Определение содержания веществ, экстрагируемых диэтиловым эфиром. Смолы и жиры определяют экстракцией в аппарате Сокслета емкостью 100 мл. Навеску исследуемого материала 5—8 г, взятую с точностью до 0,0002 г, помещают в патрон из фильтровальной бумаги, который погружают в экстрактор аппарата Сокслета. Аппарат Сокслета состоит из экстракционной колбы, экстрактора и шарикового обратного холодильника. Соединение всех частей аппарата осуществляется с помощью шлифов. Диаметр патрона с навеской должен быть на 4 мм меньше диаметра экстрактора, а высота на 3—4 мм ниже верхнего края сифона.
В предварительно взвешенную экстракционную колбу наливают сухой диэтиловый эфир, затем нагревают на водяной бане. Холодильник сверху закрывают хлоркальциевой трубкой, чтобы предохранить пробу от поглощения влаги из воздуха.
Пары эфира поднимаются по трубке экстрактора, конденсируются в холодильнике, и эфир стекает на патрон. Достигнув верхнего уровня сифона, жидкость стекает снова в колбу.
Для нормальной работы экстрактора в колбу наливают такое количество жидкости, чтобы ее хватило (с небольшим запасом в колбе) для наполнения экстрактора до нужной высоты. Не следует допускать сильного кипения экстракционной жидкости, иначе часть паров, не успев сконденсироваться в холодильнике, может улетучиться, что приведет к прекращению сливания раствора через сифонную трубку.
Слишком слабое кипение тоже нежелательно, так как в этом случае экстрактор с патроном не будет наполняться с необходимой скоростью. Обычно патрон должен наполняться жидкостью 15—20 раз в 1 ч. При правильном непрерывном действии аппарата для полного извлечения смол и жиров из пробы сырья экстракция ведется в течение 6 ч. Затем аппарат снимают с бани и отсоединяют колбу и экстрактор от холодильника. Из прибора извлекают патрон с пробой исследуемого материала и высушивают в сушильном шкафу до постоянного веса при t=150°С. Содержание веществ, экстрагируемых эфиром, C в расчете на сухое вещество вычисляют по формуле
C = (A—100) : a, %
где A — вес сухого экстракта, г; a — навеска абсолютно сухого материала, г.
Определение ряда компонентов производят в материале, освобожденном от смол и жиров. Для этого исследуемый материал экстрагируют диэтиловым эфиром при тех же условиях, но в большем экстракторе.
При расчете содержания отдельных компонентов в растительной ткани, определяемых в образцах после эфирной экстракции, необходимо учитывать количество экстрактивных веществ. Для этого удобно пользоваться коэффициентом
Кэф = (100—С) : 100.
Определение содержания целлюлозы по методу Кюршнера и Хоффера. Около 1 г древесных опилок помещают в коническую колбу емкостью 200—250 мл, добавляют 25 мл смеси, состоящей из 1 объема концентрированной азотной кислоты (удельный вес 1,4) и 4 объемов этилового спирта, и кипятят в течение 1 ч в колбе с обратным холодильником на водяной бане. С целью предотвращения выбрасывания массы в обратный холодильник следует избегать слишком бурного кипения. После кипения дают опилкам осесть и осторожно сливают жидкость через стеклянный фильтр, который предварительно сушат до постоянного веса и взвешивают. Попавшие на фильтр опилки смывают в колбу 25 мл свежей смеси спирта с азотной кислотой и снова нагревают на водяной бане в колбе с обратным холодильником в течение 1 ч. Такую обработку проводят 3—4 раза. Признаком конца делигнификации древесины служит отсутствие красного окрашивания при действии на остаток опилок соляного раствора флороглюцина.
После последней обработки целлюлозу отфильтровывают на стеклянном фильтре, промывают 10 мл свежей смеси спирта и азотной кислоты, затем горячей водой до нейтральной реакции, высушивают при t=105°С до постоянного веса и взвешивают. Содержание целлюлозы вычисляют в процентах от абсолютно сухой древесины.
Определение содержания эфирного масла в растительном сырье. Для определения содержания эфирного масла берут навеску сырья (среднюю пробу), измельчают ее и загружают в перегонный куб. Одновременно берут навеску для определения влажности сырья (5—10 г). После загрузки сырья в куб масло отгоняют до полного его извлечения.
Для лабораторного определения содержания масла в сырье существует много приборов. Так, для определения выхода масла из сырья можно использовать стандартный куб Рутовского. По своему устройству он приближается к установке полузаводского типа и результаты определения, по мнению М. Горяева (1962), близки к заводским.
Очень простой по конструкции и удобный для пользования лабораторный куб предлагает Н. Н. Вшивцев. Куб рассчитан на загрузку 1—1,5 кг сырья и состоит из трех съемных частей:
- нижняя служит парообразователем и имеет форму открытого цилиндра с двумя отводными металлическими трубками; в одну из них плотно вставляется стеклянная трубка для наблюдения за уровнем воды в кубе, другая служит для наполнения куба водой;
- средняя часть куба — цилиндр с сеткой вместо дна, в него помещают сырье;
- верхняя часть — конусообразная крышка, имеющая трубку для отвода паров воды и эфирного масла в холодильник.
Все части куба соединяются простыми гидравлическими затворами, исключающими выход паров наружу. Куб делается из оцинкованного железа. Для охлаждения паров воды применяется холодильник Либиха, приемником масла служит градуированная бюретка (на 100 см3), соединенная каучуковой трубкой с мерным цилиндром (на 100 см3), служащим для учета выделяющегося в единицу времени дистиллята, для определения скорости гонки. При загрузке 1,5 сырья достаточна скорость гонки 600—700 см3 дистиллята в 1 ч. Отгонка масла считается законченной, если в течение 1 ч масла в бюретке не прибывает. Это бывает через 7—8 ч после начала гонки. После отгонки маслу в бюретке дают отстояться, а затем отсчитывают его объем. Умножив объем масла (см3) на его удельный вес, получают вес в граммах. Содержание масла в процентах вычисляют по формуле
B = (A∙100) : c,
где В — содержание масла при данной влажности сырья, %; А — количество масла, г; c — навеска сырья, г.
Чтобы пересчитать содержание масла при данной влажности сырья на какую-либо другую влажность, пользуются формулой
x = (B ∙ (100—A1)) : (100—W),
где A1 — влажность, на которую нужно пересчитать, %; В — содержание масла при данной влажности сырья, %; W — влажность сырья, %.
При пересчете содержания масла при данной влажности на абсолютно сухое вещество эта формула примет вид
X = (B∙100) : (100—c); (A=0)
Для определения количества масла в малых навесках сырья существует много приборов. Например, простой и доступный прибор Гинзбурга. Пары воды и масла из обратного шарикового холодильника попадают в изогнутый градуированный приемник, подвешенный к горлышку колбы (тонким шнурком), из которого вода постепенно отводится через изогнутую трубку.
Определение цвета и прозрачности масла. Хорошо просушенное и профильтрованное масло всегда бывает прозрачно. Для определения прозрачности масла отобранную пробу тщательно взбалтывают и помещают в чистый сухой цилиндр диаметром 3 см из бесцветного прозрачного стекла. При рассмотрении масла в проходящем и отраженном свете оно должно быть прозрачно.
Цвет масла определяется визуально. По цвету масло называют: соломенно-желтым, лимонно-желтым, желтым, интенсивно желтым и т. д. Для количественного выражения цветности была предложена шкала окрашенных водных растворов азотнокислого никеля и йода в растворе йодистого калия. Желтые масла М. Горяев (1962) предложил характеризовать по стандартным растворам K2Cr2O7 1 г бихромата калия растворяют в 100 мл воды — это исходный раствор для приготовления серии стандартных растворов меньшей концентрации. Колориметрическая цветность масла выражается в соответствующих концентрациях бихромата.
Определение удельного веса масла. Удельный вес является важным показателем качества масла. Поскольку состав эфирных масел не бывает постоянным, колеблется и их удельный вес. Наиболее широкое применение получил пикнометрический метод определения удельного веса масла. Заключается он в следующем. Хорошо промытый спиртом и эфиром пикнометр высушивают. М. Горяев (1962) рекомендует высушивать пикнометр продуванием воздуха или в экстракторе над серной кислотой, так как высушивание в сушильном шкафу или в термостате при высокой температуре может изменять первоначальный объем пикнометра (деформация стекла). После высушивания пикнометр взвешивают на аналитических весах и заполняют водой. Пикнометр заполняют водой (или маслом) с помощью пипетки с длинным оттянутым концом так, чтобы не было стойких пузырьков воздуха. Вода должна быть свежей дистиллированной и заполнять пикнометр выше метки на его горлышке, затем его закрывают пробкой и опускают в сосуд с водой на 15—30 мин так, чтобы большая часть его была под водой.
Температура воды в сосуде должна быть 20°, ее измеряют термометром, постоянно находящемся в воде сосуда. Через 15—30 мин из пикнометра, не вынимая его из сосуда, пипеткой удаляют излишек воды и устанавливают нижний мениск на уровне метки. После этого пикнометр вынимают, тщательно вытирают чистой тканью или фильтровальной бумагой и взвешивают на аналитических весах дважды с интервалом в 1—2 ч. Результаты обоих взвешиваний должны совпадать. Вычитая из веса пикнометра с водой вес пустого пикнометра, получаем «водяное число» пикнометра, которым можно в дальнейшем пользоваться несколько месяцев без проверки.
Для определения удельного веса эфирного масла этот же хорошо просушенный пикнометр заполняют маслом, выдерживают его в течение 20—30 мин в сосуде с водой при температуре 20°, отбирают излишек масла до метки на горлышке пикнометра, достают из воды, тщательно вытирают и взвешивают по правилам, описанным выше.
Разделив вес масла на вес воды (водяное число), получаем величину удельного веса масла d2020 при t = 20° С:
d2020 = (A—C) : (B—C),
где А — вес пикнометра с маслом при температуре 20° С, г; В — вес пикнометра с водой при температуре 20° С, г; С — вес пустого пикнометра, а.
Удельный вес с достаточной точностью можно определить быстро при помощи весов Вестфаля—Мора и ареометром.
Определение растворимости масла. Растворимость масла определяют в водных растворах этилового спирта концентрации 70, 80 и 90% (по объему). Растворимость выражается в объемах спирта, необходимых для растворения 1 мл эфирного масла при температуре 20° С. Для этого в градуированный на 0,1 мл цилиндр объемом на 10 мл наливают 1 мл масла и медленно маленькими порциями добавляют спирт определенной крепости. При этом цилиндр постоянно сильно встряхивают. Спирт доливают до тех пор, пока раствор не станет прозрачным. При этом записывают количество миллилитров спирта и его крепость — это величина растворимости масла в спирте данной концентрации. Если при добавлении спирта до метки 10 мл масло не растворилось, значит в спирте данной концентрации оно не растворяется.
Определение кислотного числа. В эфирном масле всегда есть небольшое количество кислот: уксусной, муравьиной и др. Если масло получено из свежей технической зелени, то кислот немного (0,1%). При длительном хранении технической зелени или эфирного масла кислотность увеличивается. Кислотным числом называется количество миллиграммов едкого калия, необходимого для нейтрализации всех свободных кислот, содержащихся в 1 г исследуемого масла. Для определения кислотного числа необходимо иметь коническую колбу емкостью 100—200 мл и бюретки емкостью 25—50 мл без крана, применяемые для растворов щелочей с делением 0,1 мл; раствор едкого калия 0,1 н. (5,61 г едкого калия в 1 л спирта), 1%-ный раствор фенолфталеина (в спирте).
Кислотное число определяют следующим образом. В коническую колбу отвешивают 10 г масла и растворяют в нейтральном этиловом спирте. В полученный раствор добавляют 2—3 капли фенолфталеина и быстро титруют 0,1 н. раствором щелочи до появления розовой окраски.
Кислотное число к. ч. определяют по формуле
к. ч. = VT : c,
где V — объем раствора щелочи, израсходованной на титрование, см3; Т — титр щелочи (для 0,1 н. раствора он равен 5,61); с — навеска вещества, г.
Определение эфирного числа. Определение эфирного числа основано на реакции омыления сложных эфиров спиртовым раствором едкого калия.
Эфирное число (э. ч.) показывает число миллиграммов едкого калия, расходуемое на омыление сложных эфиров, содержащихся в 1 г масла. При определении эфирного числа приходится определять число омыления (ч. о.), которое показывает число миллиграммов едкого калия, расходуемого на нейтрализацию свободных кислот и омыление сложных эфиров, содержащихся в 1 г масла. Число омыления составляется из кислотного и эфирного чисел, т. е.
ч. о = к. ч. + э. ч.
Для омыления требуется 0,5 н. раствор едкого калия (28,05 г едкого калия в 1 л спирта), 0,5 н. раствор серной кислоты, спиртовый раствор фенолфталеина. Кроме того, необходимо иметь плоскодонную широкогорлую колбу емкостью 100—150 мл, стеклянные капилляры, стеклянную трубку длиной 100 см; водяную баню и электроплитку.
Эфирное число определяют следующим образом. На аналитических весах в колбу отвешивают 1,5—2 г масла, растворяют его в нейтральном этиловом спирте, приливают 15 мл 0,5 н. спиртового раствора едкого калия, помещают в колбу несколько капилляров (для равномерного кипения) и плотно закрывают корковой пробкой с пропущенной через нее стеклянной трубкой, служащей обратным воздушным холодильником. Колбу помещают в водяную баню и нагревают в течение 3 ч. После охлаждения колбы в нее наливают 50 мл дистиллированной воды и добавляют раствор фенолфталеина. Избыток щелочи оттитровывают 0,5 н. раствором серной кислоты. Разность между налитой щелочью (15 мл) и оттитрованной представляет 0,5 н. раствора едкого калия, израсходованного на нейтрализацию свободных кислот и сложных эфиров во взятой навеске масла. Число омыления находят по формуле
ч. о. = (28V) : c,
где V — количество израсходованного 0,5 н. раствора едкого калия, мл; с — навеска масла, г; 28 — титр 0,5 н. раствора едкого калия, т. е. количество едкого калия в 1 мл 0,5 н. нормального раствора, мг.
Чтобы получить эфирное число, из числа омыления вычитают, ранее найденное кислотное число, т. е. э. ч. = ч. о. — к. ч.
Для вычисления процента борнилацетата x пользуются формулой
X = э. ч. ∙ 196,16 : 560 = э. ч. ∙ 0,35,
где 196,16 — молекулярный вес борнилацетата; 560 — едкое кали в 1 мл раствора, мл.
Определение эфирного числа после ацетилирования. Борнеол, как и другие содержащиеся в эфирных маслах спирты, при нагревании с уксусным ангидридом в присутствии безводного углекислого натрия образует сложный эфир уксусной кислоты (борнилацетат). Эта реакция называется реакцией ацетилирования и протекает по уравнению
С10Н17ОН + СН3 — СО — О — СО — СН3 = С10Н17О — СОСН3 + СН3СООН.
Определение борнеола в эфирном масле основано на ацетилировании его и последующем омылении борнилацетата, как вновь образованного из борнеола, так и ранее имевшегося в масле. Содержание борнеола в масле вычисляется по разности между эфирным числом до и после ацетилирования.
Для ацетилирования применяют специальную колбу Шиммеля с присоединяющимся к ней воздушным холодильником. В колбу помещают около 10 см3 масла, такое же количество уксусного ангидрида, 2 г свежесплавленного уксуснокислого натрия и несколько капилляров. После этого содержимое колбы нагревают на песочной бане, поддерживая в состоянии слабого кипения в течение часа. По окончании нагревания колбу охлаждают, наливают в нее 20 см3 дистиллированной воды и снова нагревают 15 мин на водяной бане, часто встряхивая колбу (для перемешивания содержимого колбы). При этом не вошедший в реакцию с борнеолом уксусный ангидрид переходит в уксусную кислоту. После этого ацетилированное масло отделяют от водяного слоя в делительной воронке и многократно
промывают сначала крепким водным раствором хлористого натрия, а затем водой — до нейтральной реакции промывных вод, после чего высушивают прокаленным сернокислым натрием и фильтруют. Затем на аналитических весах берут навеску масла (1,5—2 г), растворяют ее в двойном объеме нейтрального этилового спирта, добавляют фенолфталеин, нейтрализуют оставшуюся после промывки свободную кислоту 0,1 н. спиртовым раствором едкого калия, приливают 20 см3 0,5 н. раствора едкого калия и подвергают омылению.
Эфирное число после ацетилирования (э. ч. п. а.) вычисляют по такой же формуле, что и э. ч.:
э. ч. п. а. = (28V) : c,
где V — количество 0,5 н. раствора едкого калия, израсходованного на омыление ацетилированного масла, см3; с — навеска ацетилированного масла, г.
Определение содержания сырой золы. Зола, полученная при сжигании вещества обычным способом, носит название сырой золы, так как она содержит различные примеси: углекислые соли, окислы, несгоревшие частицы угля и песок.
В предварительно прокаленный и взвешенный фарфоровый тигель с крышкой отвешивают на аналитических весах 3—4 г исследуемого сырья и осторожно сжигают при возможно более низкой температуре. Температуру в печи повышают постепенно. При быстром повышении температуры хлористые соединения могут улетучиваться, щелочные металлы, а также фосфор и сера вызывают спекание золы.
В начале нагревания происходит так называемая сухая перегонка, выделяются газы. По окончании этой стадии температуру печи повышают (темно-красное каление). Разложение органического вещества происходит в течение 7—8 ч. Повторным прокаливанием в муфельной печи в течение 1 ч при красном калении достигают полного сгорания органического вещества. Процесс озоления считается законченным, если при повторном взвешивании тигля с навеской вес его не меняется. Процент сырой золы x рассчитывается по формуле
x = (d∙100) : q,
где d — вес сырой золы, а; q — навеска корма, г.
Расчет на абсолютно сухое вещество ведут по формуле
x = (C∙100) : (1—W),
где С — сырая зола в воздушносухом веществе, %; W — влажность вещества.
Способ мокрого озоления. При сухом озолении, когда температура в муфельной печи поднимается выше 500°, возможны потери фосфора, калия и серы. Поэтому для количественного определения содержания этих веществ применяют способ мокрого озоления. Сущность этого способа основана на сжигании растительного вещества смесью азотной и серной кислот (1 : 1). Взаимодействуя с органическими веществами сырья, азотная кислота распадается на воду, двуокись азота и кислород.
Кислород, выделяющийся в процессе реакции, обладает большой активностью и окисляет водород органического вещества до воды, углерод — до углекислого газа, серу — до сернистого газа. Серная кислота также распадается в присутствии органического вещества на сернистый газ, воду и кислород. Присутствие серной кислоты способствует быстрому озолению, освобождая кислород и повышая температуру кипения (серная кислота кипит при температуре 338°С).
Навеску измельченного вещества 1,5—2 г помещают в колбу Кьельдаля емкостью 250 мл, заливают 15 мл серной кислоты и оставляют на 3—4 ч (можно оставлять на ночь). Затем приливают в колбу 15 мл азотной кислоты, переносят ее в вытяжной шкаф и ставят на горелку. При подогревании начинают выделяться бурые пары окислов азота. Через полчаса горелку убирают, дают жидкости в колбе остыть и приливают 5 мл смеси кислоты, затем снова нагревают колбу в течение 30 мин. Смесь кислот вносят несколько раз до тех пор, пока жидкость не станет бесцветной, что указывает на полное разложение органических веществ. В остывшую колбу приливают 25 мл дистиллированной воды и снова доводят смесь до кипения для удаления окислов азота. Оставшуюся жидкость разводят водой и фильтруют через складчатый фильтр в мерную колбу емкостью 100 мл.
В полученном растворе определяют содержание фосфора, калия, магния и других элементов. Если нужно определить содержание кальция, то при фильтровании раствора в мерную колбу осадок на фильтре промывают 10%-ным раствором соляной кислоты для растворения гипса.
Определение микроэлементов. В древесной растительности лучше всего определять микроэлементы на спектрографе с кварцевой оптикой (ИСП-22 или другой марки) и спектрографе ИСП-51 или автоколлимационном со сменной стеклянной оптикой.
Два аппарата, установленные вместе, дают возможность провести исследования в ультрафиолетовой и видимой частях спектра.
Количественное определение микроэлементов проводят с помощью эмиссионного спектрального анализа по методике Г. А. Бабенко.
Особенностью эмиссионного спектрального анализа является его высокая чувствительность. Кроме того, в малой пробе в 10—15 мг анализируемого вещества можно определить большое количество элементов. С помощью спектрального анализа можно проводить качественное, полуколичественное и количественное определения микроэлементов в испытуемых пробах.
Определение химического состава вещества с помощью эмиссионного спектрального анализа базируется на свойствах атомов химических элементов под действием высокой температуры переходить в возбужденное состояние и излучать при этом кванты энергии. Это излучение с помощью спектрографа фиксируется на специальных фотопластинках в виде серии спектральных линий в спектрограмме. Для каждого элемента свойственно строго специфическое расположение в спектрограмме определенного количества регистрируемых на пластинке линий. Следует иметь в виду, что в действительности число линий в спектре каждого элемента бесконечно велико, но интенсивность большинства их очень слабая, поэтому они не регистрируются на фотопластинке. Помимо этого, спектральные линии могут располагаться так близко одна к другой, что разрешающая способность спектрального прибора оказывается недостаточной для их индивидуальной регистрации. Особенно большим количеством линий характеризуется спектр железа (до 15 000 хорошо регистрирующихся линий), в связи с чем спектр используется для решения вопросов идентификации линий других элементов.
Присутствие в анализируемой пробе какого-либо элемента определяют по спектрограмме, полученной из данной пробы; по спектральным линиям, характерным для этого элемента. Но отсутствие на спектрограмме характерных линий для того или иного элемента не дает основания говорить об его отсутствии в пробе. Появление в спектрограмме линий любого содержащегося в пробе элемента зависит не только от присутствия его в анализируемом веществе, но и от разрешающей способности спектрографа, чувствительности применяемой фотопленки и содержания других элементов в пробе.
Если в спектрограмме отсутствует линия какого-либо элемента, то можно отметить, что этот элемент не содержится в испытуемой пробе в концентрациях, которые можно обнаружить с помощью данной марки спектрографа и применяемой методики обработки пластинок.
За последнее время эмиссионный спектральный анализ как метод изучения химического элементарного состава вещества нашел мировое применение в минералогии, металлургии, медицине, в сельском хозяйстве и других областях. По теории эмиссионного спектрального анализа и практическому применению его в геологии, сельском хозяйстве, медицине есть специальная литература.
Подготовка электродов. Качество производимого спектрального анализа зависит от тщательности подготовки электродов. Из-за некачественной подготовки их может произойти выбрасывание пробы, что приведет к получению неточных результатов при спектрографии. Существует много способов подготовки электродов. Например, для предохранения пробы от выбрасывания производят цементирование пробы при помощи купферона или закрепление пробы в канале электрода декстриновым клеем. Рекомендуется делать посреди пробы конусообразное отверстие для выхода газов, что также предотвращает выбрасывание проб при анализе почв и карбонатов.
Кратер электрода после помещения в него пробы нужно завинчивать крышкой с винтовой нарезкой и двумя маленькими отверстиями, через которые происходит испарение проб при горении дуги. Изготовление таких электродов сложно, требует много времени, специального приспособления для нарезки резьбы внутри электрода.
Мы производили подготовку электродов по методу Г. А. Бабенко (1961). Этот метод изготовления электродов полностью устраняет возможность потери анализируемого вещества во время зажигания и горения. Для подготовки электрода по методу Г. А. Бабенко необходима фреза, изготовленная из стали. Головка фрезы длиной 2 мм должна иметь сечение 3,5 мм и заканчиваться иглой с сечением 0,5 мм. Длина рабочей части фрезы 10 мм. Фреза имеет вид металлического стержня с валиком-ограничителем, отделяющим рабочую часть фрезы от рукоятки.
Электрод готовят следующим образом. Из спектрально-чистого угля вырезают палочки длиной 10 мм, внутри которых фрезой высверливают сквозной канал, имеющий различные диаметры соответственно форме фрезы. Полученный таким образом электрод — это полый цилиндрик с отверстиями диаметром 3,5 и 0,5 мм на противоположных концах. Кроме того, изготовляют верхний электрод, представляющий собой стержень, заточенный на конус.
Подготовка стандартов и испытуемых проб к спектрографии и съемка спектрограмм. Полученная при минерализации зола испытуемых проб, а также эталоны сравнения в количестве 20 мг (можно брать 10 или 30 мг, в зависимости от предварительно ориентировочно установленной концентрации испытуемых элементов в пробах) смешивают и тщательно растирают с равным количеством спектрально чистого угольного порошка. Смешение стандартов и испытуемых проб с равным объемом порошка значительно повышает качество результатов анализа, поскольку испарение пробы во время горения дуги происходит более равномерно.
Спектрографию эталонов и испытуемых проб производят в следующем порядке. Выдвижным указателем ориентируют прибор таким образом, чтобы при зажигании дуги свет через стенку конденсаторов проектировался на щель спектрографа. Ширину щели спектрографа устанавливают в зависимости от особенности растительного или биологического испытуемого материала. Ширина щели не должна превышать 10—12 мк, так как в противном случае линии некоторых определяемых микроэлементов, таких, как медь, кремний, алюминий, бром и др., в спектрограммах будут очень интенсивными, что затруднит фотометрирование.
В штативе электродов спектральной установки закрепляют заточенный на конус верхний электрод, а в нижнюю лапку крепят железо. Затем сводят железо и верхний электрод, зажигают дугу и снимают спектр железа. Шкала и спектр железа необходимы для расшифровки спектрограмм. Далее из нижней лапки штатива железо убирают и устанавливают из спектрально-чистого угля подставку (держатель) под электрод. Электрод заполняют следующим образом: в отверстие большого диаметра электрода вносят навеску анализируемого вещества или эталона, предварительно перемешанных с углем. Внесенную в кратер электрода навеску уплотняют угольными стержнями, затем насыпают порошок из спектрально-чистого угля, который также уплотняют. В электрод помещают только сухие пробы и эталоны. Электрод, наполненный испытуемой пробой или эталоном, отверстием большого диаметра закрепляют на держателе. Затем зажигают дугу со сведенными электродами и только спустя 5—6 сек после зажигания электродов устанавливают нужное расстояние между электродами, чем и достигают постепенного расплавления вещества в картере электрода.
По мере горения дуги отверстие малого диаметра в нижнем электроде, через которое происходит испарение пробы из кратера, постепенно увеличивается.
Порошок из спектрально-чистого угля, служащий основанием кратера закрытого электрода, обеспечивает полное выгорание пробы без потери анализируемого вещества, это предотвращает возможность спекания пробы. Анализируемая проба или эталон в течение 2 мин выгорает полностью. Процесс их горения фиксируется на фотопластинке.
После проявления пластинок фотометрируют спектрограммы и строят градуировочные графики для количественного определения исследуемых элементов.