Метод Герланда с объемным раствором рвотного камня, используемый в присутствии хлорида аммония, дает постоянные результаты с сумахами, составляющие 2/3 от результатов, полученных перманганатом и эквивалентом Нейбауэра. Рвотный камень не осаждает дубильные вещества катеха и гамбира. Методы Флека (осаждение ацетатом меди с последующим промыванием карбонатом аммония и гравиметрическим определением либо танната, высушенного при 212° F (100° C), либо оксида меди, оставшегося после прокаливания) и Карпене (осаждение аммиачным ацетатом цинка с последующим определением перманганатом и индиго), хотя и дают довольно точные результаты для некоторых дубильных веществ, имеют лишь ограниченное применение. Поэтому их можно пропустить, как и метод Жана с объемным раствором йода в присутствии карбоната натрия и метод Аллена с ацетатом свинца, которые утомительны, сложны и не имеют преимуществ перед усовершенствованным процессом Левенталя. Последний прост в исполнении, дает постоянные результаты и универсально применим. Прежде чем переходить к его подробному описанию, полезно дать несколько советов о лучших способах отбора проб и подготовки дубильных материалов для анализа, поскольку это часто сложнее и утомительнее, чем сам анализ.
Отбор проб. Пробы всегда следует брать как минимум из 10 мешков или отдельных частей общей массы, а в случае валонии следует проявлять особую осторожность, чтобы получить справедливое среднее количество «бороды». Торговцы обычно не обращают внимания на этот момент, а пропорция сильно варьируется в разных частях одного и того же груза. Если несколько мешков рассыпать слоями на ровном полу, а затем взять порции из нескольких частей пола, доходящие до самого низа, это будет достигнуто. Там, где приходится иметь дело с пробами, которые не были специально отобраны, безопаснее всего было бы отвесить из каждой одинаковую пропорцию бороды и целых чашечек, помня, что борода всегда является самой богатой частью валонии. При отборе проб миробаланов следует помнить, что бедные и легкие орехи будут подниматься наверх, поэтому руку следует погружать глубоко в мешок. Измельчение валонии и миробаланов, когда это возможно, вероятно, лучше всего делать в небольшом дезинтеграторе, оснащенном решетками. Материал, которого нужно использовать несколько фунтов, просеивают через сито, скажем, с 15 проволоками на дюйм, и все более крупные части возвращают в мельницу, пока они не пройдут. Мельница должна молоть в закрытый ящик, чтобы не терялась пыль. Кору можно превратить в мелкие опилки, разрезав часть каждого куска в пробе циркулярной пилой или рашпилем, приводимым в движение токарным станком. Преимущество этих методов в том, что пробы можно измельчать без предварительной сушки, и таким образом во многих случаях можно сэкономить время и избежать отдельного определения влажности. Когда это невозможно, пробу весом не менее нескольких фунтов измельчают в обычной мельнице для коры, тщательно перемешивают, рассыпают ровным слоем на полу или столе и берут несколько порций, как описано выше, скажем, всего 50–100 г, и сушат в водяном или воздушном сушильном шкафу при 212° F (100° C). Влажность лучше всего определять, чтобы сэкономить время, в небольшой отдельной порции весом 10 г, которую нужно сушить до тех пор, пока она не перестанет терять вес, и потерю веса принять за влажность. Ее нужно взвешивать в закрытой капсуле, так как она очень гигроскопична. Когда большая часть пробы просушена несколько часов, ее дважды пропускают через хорошую кофейную мельницу, а затем возвращают в сушильный шкаф до полного высыхания, для чего обычно достаточно 12–24 часов. Другой метод, иногда удобный, заключается в том, чтобы взять каждый желудь или каждый кусок коры из пробы, подлежащей испытанию, и отрезать от него кусочек парой жестяных ножниц, следя за тем, чтобы в случае валонии срез проходил прямо к центру чашечки, а в случае коры — чтобы были взяты справедливые доли внешнего и внутреннего слоев. Причина сушки перед измельчением заключается в том, что без тщательного высушивания дубильные материалы невозможно пропустить через маленькую мельницу. Кора и валония обычно содержат 12–16% влаги.
Экстракция. 10 г валонии, 20–30 г коры или соответствующие количества другого материала энергично кипятят в течение получаса с 1 литром дистиллированной воды, поместив воронку в горлышко колбы и проявляя большую осторожность вначале, чтобы избежать вспенивания и выплескивания. Используемые колбы должны иметь емкость не менее 1,5 литра. Все содержимое в конечном итоге смывают в мерную колбу, дают остыть до 59° F (15° C) и доводят до 1 литра. В случае сумаха желательно даже немного большее кипячение. Автор обнаружил, что этот метод дает лучшие результаты, чем кипячение с последовательными порциями воды. Другой метод заключается в кипячении в течение 1/2 часа с 250 куб. см воды, затем выливании всего содержимого на фильтр, промывании кипящей водой до тех пор, пока капля фильтрата не почернит бумагу, смоченную разбавленным раствором ацетата железа, и, наконец, доведении до 1 литра. Однако многие материалы настолько забивают фильтр, что промывание почти невозможно. Катрайнер использовал 15 литров воды и соответствующие количества материала в большом медном котле с паровой рубашкой для каждой экстракции, доводя вес в конечном итоге до 15 кг, с очень единообразными и отличными результатами. (См. также стр. 130.) При использовании всех материалов, которые при охлаждении и стоянии осаждают эллаговую кислоту или другие нерастворимые производные, будут получены значительно более высокие результаты, если титрование проводить сразу после того, как раствор остынет, чем если дать ему постоять 24 часа; в этом отношении следует придерживаться единообразной практики. Добавление 1/2 куб. см ледяной уксусной кислоты делает настои менее склонными к изменениям.
Анализ. Из всех методов, предложенных для оценки дубильных веществ, единственный, который получил всеобщее признание, — это метод Левенталя, и, по правде говоря, это единственный метод, который по быстроте выполнения и постоянству результатов пригоден для общего использования. Метод, как он был первоначально предложен, основан на окислении вяжущего раствора перманганатом в присутствии индиго, который не только служит индикатором, но и контролирует окисление, ограничивая его теми телами, которые более окисляемы, чем индиго. Поскольку, однако, они включают галловую кислоту и другие вещества, бесполезные как для кожевника, так и для красильщика, необходимо удалить дубильные вещества и путем второго титрования получить их значение по разности. Это Левенталь (Zeitschrift f. Anal. Chemie, 1877, стр. 33) осуществил с помощью раствора желатина и поваренной соли, к которому после смешивания с настоем дубильных веществ добавлялось небольшое количество серной или соляной кислоты. Необходимо было дать этому постоять по крайней мере несколько часов, прежде чем можно было получить прозрачный фильтрат, а желатин, остающийся в растворе, оказывал небольшое, хотя обычно пренебрежимо малое влияние на перманганат. В некоторых случаях, даже после долгого стояния, идеальное фильтрование было чрезвычайно трудным и утомительным, и Симандом (Ding. Polyt. Jour., ccxliv. 400) было ясно доказано, что определенная доля осадка танно-желатина, варьирующаяся в зависимости от присутствующей кислоты и вида дубильных веществ, остается в растворе и, таким образом, дает слишком низкий результат. Поэтому он предложил вернуться к старому методу отделения дубильных веществ с помощью стружки кожи или, в качестве улучшенного заменителя, с помощью желатинозной ткани костей, и это, вероятно, наиболее точный метод, но он имеет тот недостаток, что требует значительного времени для выполнения. (См. также стр. 130.) Поэтому автор попытался, и, как он считает, успешно, модифицировать первоначальный метод Левенталя так, чтобы повысить его точность и в то же время сделать его более быстрым и легким в исполнении. Было обнаружено, что при насыщении прозрачного фильтрата солью образуется дополнительный осадок, содержащий дубильные вещества, но, к сожалению, он был настолько мелкодисперсным, что никакое стояние или даже нагревание и повторное пропускание через бумагу не позволяли получить прозрачный фильтрат. Наконец, он пришел к идее смешивания с жидкостью перед фильтрованием порции чистого каолина, используемого фотографами. Эффект был мгновенным и полным. Был получен совершенно прозрачный фильтрат без какого-либо утомительного ожидания, которое требовалось ранее, и он был не только свободен от дубильных веществ, но и почти свободен от желатина, так что давал лишь слабейшее помутнение с раствором дубильных веществ. Желатин дает более значительный осадок, но это просто связано с его нерастворимостью в насыщенном растворе соли, и он снова растворяется при разбавлении водой [L].
[L] Хант (Jour. Soc. Chem. Industry, апрель 1885 г.) утверждает, что насыщение солью вызывает частичное осаждение галловой кислоты, когда она присутствует, и что результаты, более близкие к полученным путем поглощения кожей, достигаются при использовании смеси 50 куб. см раствора, 25 куб. см 2% раствора желатина и 25 куб. см насыщенного раствора соли, содержащего 50 куб. см концентрированной серной кислоты на литр, и чайной ложки каолина. Это очень близко к первоначальному методу Левенталя, но с добавлением каолина, и, как и в нем, следует опасаться, что часть танната желатина останется в растворе. Поэтому для точной работы предпочтительнее поглощение стружкой кожи, хотя, как показал автор, даже оно удаляет галловую кислоту и другие вещества помимо дубильных. Хант утверждает, что сырая кожа также поглощает катехин.
Небольшая ошибка вносится присутствием следов окисляемого вещества в желатине, и когда требуется очень высокая точность, полезно провести контрольное определение «не-дубильных веществ» без настоя дубильных веществ и вычесть 1/2 израсходованного перманганата в качестве поправки из не-дубильных веществ; но этим обычно можно пренебречь. Каждое титрование следует проводить дважды, и последовательные испытания не должны различаться более чем на 0,1 куб. см перманганата.
Реактивы. Требуются растворы: (1) Чистого перманганата калия, 1 г на литр. (2) Чистого сульфиндиготата соды или поташа, 5 г, и концентрированной серной кислоты, 50 г на литр. (3) Чистой щавелевой кислоты, 6,3 г на литр (децинормальный). Сульфиндиготат (индигокармин) должен быть отфильтрован и при окислении перманганатом должен давать чистый прозрачный желтый цвет, свободный от следов коричневого или оранжевого. Любое загрязнение индиго-пурпуром, который дает коричневые продукты окисления, совершенно губительно для точности анализа. Раствор перманганата стандартизируют путем измерения 10 куб. см (децинормального) раствора щавелевой кислоты, добавления небольшого количества чистой серной кислоты и дистиллированной воды, нагревания до 136° F (58° C) и добавления перманганата до появления слабого устойчивого розового окрашивания, на что должно уйти около 32–33 куб. см. Раствор индигокармина должен быть такой концентрации, чтобы для обесцвечивания используемого количества, которое может составлять 20–25 куб. см по усмотрению, требовалось 14–16 куб. см перманганата. (4) Раствор желатина: 2 г желатина Нельсона или другого хорошего желатина оставляют набухать в дистиллированной воде на два часа, расплавляют, поместив стакан в кастрюлю с кипящей водой, и доводят до 100 куб. см. Он не хранится. (5) Разбавленная серная кислота: 10 куб. см чистой концентрированной кислоты добавляют к 90 куб. см дистиллированной воды. (6) Хорошая поваренная соль. (7) Очищенный каолин.
Анализ выполняется следующим образом: 20 куб. см раствора индиго и 5 куб. см настоя дубильного материала добавляют в белую чашу, как рекомендовал Катрайнер, к примерно 3/4 литра хорошей воды, которую лучше измерять приблизительно, чтобы, если она содержит какую-либо примесь, влияющую на перманганат, она была постоянной и, таким образом, исключалась вместе с индиго. Затем по каплям добавляют раствор перманганата при постоянном перемешивании, пока чистая желтая жидкость не покажет слабую розоватую кайму, наиболее отчетливо видимую на затененной стороне. Эта конечная точка реакции, обладающая необычайной чувствительностью, принадлежит Катрайнеру и совершенно отличается от розового цвета, вызванного избытком перманганата, будучи эффектом, общим для всех чистых желтых жидкостей. Нет необходимости проводить титрование так медленно, как советовали — перманганат можно добавлять равномерно при энергичном перемешивании, пока есть большой избыток индиго, но как только дно чаши становится видно через раствор, его нужно добавлять очень осторожно, по одной или две капли за раз, с периодическими паузами, чтобы дать время для полного смешивания через такую большую массу жидкости. Титрование повторяют дважды, результаты складывают и обозначают буквой a. Затем берут 50 куб. см настоя и добавляют 28,6 куб. см раствора желатина Нельсона (2 г на 100 куб. см). После взбалтывания смесь насыщают солью, что доводит объем до 90 куб. см, и добавляют 10 куб. см разбавленной серной кислоты (содержащей 1 объем концентрированной кислоты в 10) и чайную ложку чистого каолина. Лучше всего делать это в колбе, в которой смесь можно хорошо взболтать, после чего можно сразу приступать к фильтрованию, хотя безопаснее дать ей постоять час или два (колбу можно очистить раствором едкого натра). 10 куб. см этого фильтрата (= 5 куб. см исходного настоя) используют для второй пары титрований, которые складывают, как и прежде, и результат обозначают буквой b. Если, далее, c — это количество перманганата, необходимое для окисления 10 куб. см децинормальной щавелевой кислоты, и 10 г дубильного материала было использовано для приготовления 1 литра настоя, то c : (a - b) :: 6,3 : x, где x — процент дубильных веществ, выраженный в терминах кристаллической щавелевой кислоты. Если желательно рассчитать галловую кислоту и не-дубильные вещества, содержащиеся в настое, необходимо определить значение только индиго в перманганате. Называя это d, имеем: как c относится к (b - d), так 6,3 относится к проценту не-дубильных веществ в терминах щавелевой кислоты, и в настоящее время лучше всего неизменно рассчитывать результаты таким образом, поскольку мы на самом деле не знаем отношения любого отдельного дубильного вещества к перманганату, даже число Нейбауэра для галлодубильной кислоты, вероятно, слишком высоко, согласно недавним исследованиям Каунслера и Шредера [M], а число Озера для кверцедубильной — самое большее, лишь приблизительное. Более того, случается, что этот последний эквивалент (62,36 г кверцедубильной кислоты = 63 г кристаллической щавелевой кислоты) не отличается от эквивалента щавелевой кислоты больше, чем обычные пределы ошибки такого определения, и поэтому замена не имеет коммерческого значения, в то время как, безусловно, лучше использовать стандарт, который легко и точно проверяется, чем тот, который наверняка будет изменен дальнейшими исследованиями, и таким образом рисковать либо тем, что наши результаты станут бесполезными для будущего сравнения, либо установлением ложного или произвольного эквивалента. Что требуется для практических целей, так это не абсолютный вес дубильных веществ в различных материалах, а только средство для относительного сравнения двух образцов одного и того же материала; перекрестные сравнения различных дубильных веществ просто обманчивы. Если, однако, в какой-то момент необходимо дать фактические проценты галлодубильной кислоты, вероятно, лучше пока придерживаться числа Нейбауэра, так как оно находится в общем употреблении. Нейбауэр утверждает, что 63 г щавелевой кислоты потребляют столько же перманганата, сколько 41,37 г галлодубильной кислоты. Чекава нашел 41,688 в качестве эквивалента для дубильных веществ из японских чернильных орешков (Chem. News, xlii. 274). Каунслер и Шредер, с другой стороны, дают только 34,3 г. Симанд дает 61,1 г в качестве эквивалента кверцедубильной кислоты. Коммерческий «чистый таннин» всегда дает результаты выше истинных, так как галловая кислота, которую он содержит, потребляет больше перманганата, чем равный вес дубильных веществ, или даже чем дубильные вещества, которые дали бы ее при кипячении с кислотой. Когда это делается, используемый эквивалент должен быть четко указан, иначе это обязательно приведет к путанице. Эквивалент Нейбауэра правильно применим только к чернильным орешкам и, возможно, к сумаху и миробаланам. Для дубовой коры число Озера или число щавелевой кислоты, скорее всего, почти правильны; и это также может быть приблизительно верно для дубовой древесины и валонии, но в отношении всех других материалов у нас нет никакой информации, и эквивалент щавелевой кислоты с такой же вероятностью может быть правильным, как и любой другой. (Сравните примечание, стр. 128.)
[M] Из исследований фон Шредера, опубликованных после того, как было написано вышеизложенное, следует, что количество перманганата, потребляемого дубильными веществами, сильно зависит от того, как проводится титрование, см. стр. 128.
Ниже приведены несколько результатов, не как показывающие относительную ценность материалов, которые, конечно, нельзя напрямую сравнивать никаким аналитическим процессом, а для сравнения с результатами, полученными другими методами и способами расчета:
Tannin
(as Oxalic Acid). Other Bodies Oxidised
(as Oxalic Acid).
Spent Liquor 0·12 11·0
Valonia (good Smyrna). Sample 1 29·1 2·3
" " Sample 2 30·7 2·1
" " Sample 3 30·5 1·9
Hungarian Larch Extract. Sample 1 14·78 1·95
" " Sample 2 18·08 2·33
Chestnut-wood Extract, 25° B. 25·53 3·68
Pegu Cutch 63·59 2·45
Экспериментально доказано, что каолин не удаляет ничего, что окисляется перманганатом, а просто облегчает осаждение и фильтрование; и часто бывает полезно осветлять исходные настои и растворы перед первым титрованием. С другой стороны, нет сомнений, что соль и кислота в методе Левенталя сами по себе осаждают большую часть определенных дубильных веществ. В случае катеха это составило, в приведенном анализе, 67% от общего количества. Однако есть веские основания полагать, что это также было бы поглощено или, по крайней мере, удалено из раствора кожей в процессе дубления. Это показано анализом отработанного раствора, приведенным выше, который первоначально содержал дубильные вещества дубовой коры, валонии, миробаланов, гамбира, болиголова и экстрактов дубовой древесины и т. д. в количестве от 10 до 15%, но который был снижен контактом с кожей до 0,12%. То, что часть не была поглощена, а разложилась, доказывается большим накоплением окисляемых примесей (равных 11% щавелевой кислоты); в то же время этот пример показывает, что метод способен оценивать очень малую часть дубильных веществ в присутствии большого количества галловой кислоты и других аналогичных веществ. Стоит отметить, что такие отработанные растворы становятся очень бледными по цвету, а также что фильтраты, освобожденные от дубильных веществ путем осаждения, почти бесцветны, что доказывает, что красящие вещества, присутствующие в дубильных материалах, имеют природу дубильных веществ, по крайней мере в том, что касается их осаждаемости кожей и желатином.