Development of a Reference Material for Potassium Bromide Composition

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

To obtain reliable measurement results for the content of components in various materials, reference materials with certified content of the studied component are required. Elemental bromine, being a volatile and toxic liquid, is unsuitable as a source material for the preparation of a reference material for the chemical element bromine. The most optimal choice for the reference material is a bromine salt – potassium bromide.The aim of the study is to develop a certified reference material for composition of potassium bromide based on the same high-purity salt with the certified characteristic «mass fraction of potassium bromide». The mass fraction of the main component in potassium bromide was measured using two methods: a direct method employing coulometric titration with corrections for interfering impurities determined by ion chromatography, and an indirect method based on the scheme of 100% minus the sum of impurities, taking into account their ionic forms.It is shown that the direct and indirect methods for determining the mass fraction of potassium bromide yield consistent results: (99.871 ± 0.029) and (99.873 ± 0.017)%, respectively. Studies of homogeneity, as well as short-term and long-term stability, were conducted using the coulometric titration. A reference material for potassium bromide composition, GSO 12300-2023, was developed with an interval of certified values of the mass fraction of potassium bromide (99.5–100)% and an expanded uncertainty of the certified value of 0.05% at k=2. The certified value and expanded uncertainty of the mass fraction of potassium bromide for a batch of the reference material were (99.87 ± 0.05)%.A distinctive feature of the indirect method for determining the mass fraction of potassium bromide implemented in this work is the construction of a chemical composition model of the analyzed object. This model is based on both a priori and experimental data and utilizes two fundamental principles when summing impurity contents: the condition of material (mass) balance and the principle of electroneutrality. The described indirect method is sufficiently universal. For high-purity salts, it enables achieving a relative expanded uncertainty (at k=2) of less than 0.02%. This method can be adopted in analytical practice for assessing the purity of other metal salts where high accuracy is required.The developed certified reference material can be used to ensure the metrological traceability of measurement results in both titrimetry (precipitation titration) and elemental analysis. It can also be utilized for the preparation or control of certified values for reference materials of bromide ion solution composition, including those in multicomponent mixtures with other anions.

About the authors

A. V. Sobina

UNIIM – Affiliated Branch of the D. I. Mendeleyev Institute for Metrology

Email: sobinaav@uniim.ru
ORCID iD: 0000-0002-5873-7326

E. P. Sobina

UNIIM – Affiliated Branch of the D. I. Mendeleyev Institute for Metrology

Email: 251@uniim.ru
ORCID iD: 0000-0001-8489-2437

A. Yu. Shimolin

UNIIM – Affiliated Branch of the D. I. Mendeleyev Institute for Metrology

Email: alex-shimolin@uniim.ru
ORCID iD: 0000-0001-7288-8254

References

  1. Recommended inorganic chemicals for calibration / J. R. Moody// Analytical Chemistry. 1988. Vol. 60, № 21. P. 1203A. https://doi.org/10.1021/ac00172a001
  2. Final report on key comparison CCQM-K96: Determination of amount content of dichromate / M. Máriássy// Metrologia. 2013. Vol. 50, № 1A. P. 08012. https://doi.org/10.1088/0026–1394/50/1A/08012
  3. CCQM-K48.2014: Assay of potassium chloride / M. A. Liandi// Metrologia. 2016. Vol. 53, № 1A. P. 08012. https://doi.org/10.1088/0026–1394/53/1A/08012
  4. Assay of sodium carbonate / B. Wu// Metrologia. 2023. Vol. 60, № 1A. P. 08004. https://doi.org/10.1088/0026–1394/60/1A/08004
  5. Report of the CCQM-K152. Assay of potassium iodate / A. Sobina// Metrologia. 2020. Vol. 58, № 1A. P. 08005. https://doi.org/10.13140/RG.2.2.26310.09285
  6. IUPAC/CITAC guide: Evaluation of risks of false decisions in conformity assessment of a multicomponent material or object (IUPAC Technical report) / I. Kuselman// Pure and Applied Chemistry. 2020. Vol. 92, № 1. P. ¬113–154. https://doi.org/10.1515/pac 2019–0906
  7. Specific risks of false decisions in conformity assessment of a substance or material with a mass balance constraint – A case study of potassium iodate / F. R. Pennecchi// Measurement. 2021. Vol. 173. P. 108662. https://doi.org/10.1016/j.measurement.2020.108662
  8. Васильев В. П. Аналитическая химия : в 2 ч. Ч. 1. Гравиметрический и титриметрический методы анализа : учебник для хим.-технол. спец. высш. учеб. заведений. М. : Высш. шк., 2007. С. 287–289.
  9. Коростелёв П. П. Приготовление растворов для химико-аналитических работ / Акад. наук СССР. Гос. ком. по черной и цвет. металлургии при Госплане СССР. Ин-т металлургии им. А. А. Байкова. 2-е изд., доп. и перераб. М. : Наука, 1964. С. 173–174.
  10. Крешков А. П., Ярославцев А. А. Курс аналитической химии. Количественный анализ : учебник для хим. и хим.-технол. техникумов / Под общ. ред. А. П. Крешкова. 5-е изд., испр. М. : Химия, 1982. С. 163–165.
  11. Анализ данных по примесному составу образцов простых твердых веществ выставки-коллекции веществ особой чистоты / Г. Г. Девятых// Высокочистые вещества. 1992. № 5–6. С. 7–11.
  12. Малышев К. К., Степанов В. М. Статистическая оценка суммарной концентрации примесей по неполным данным анализа на примере Te, Mn, Al // Высокочистые вещества. 1990. № 2. С. 229–236.
  13. Balaram V. Recent developments in analytical techniques for characterization of ultra pure materials – An overview // Bulletin of Materials Science. 2005. Vol. 28, № 4. P. 345–348. https://doi.org/10.1007/BF02704247
  14. К вопросу о применении чистых неорганических веществ в метрологии аналитических измерений / С. В. Медведевских// Эталоны. Стандартные образцы. 2014. № 3. С. 58–67.
  15. Собина Е. П., Собина А. В., Табатчикова Т. Н. Способ определения массовой доли основного компонента в солях хлорида натрия и хлорида калия : патент 2686468 РФ ; заявл. 10.01.2018 ; опубл. 26.04.2019.
  16. Применение прямого и косвенного способа определения массовой доли основного компонента в хлориде калия флотационном / Е. П. Собина// Эталоны. Стандартные образцы. 2021. Т. 17, № 4. С. 65–84. https://doi.org/10.20915/2687-0886-2021-17-4-65-84
  17. Разработка стандартного образца состава йодата калия: применение прямого и косвенного подходов к оценке чистоты соли / А. В. Собина// Журнал аналитической химии. 2024. Т. 79, № 1. С. 61–20. https://doi.org/10.31857/S0044450224010077
  18. Coulometric method with titratable impurity analysis and mass balance method: convert acidimetric purity to chemical purity for SI-traceable highest standard of qNMR (potassium hydrogen phthalate), and verified by qNMR / T. Huang// Analytical and Bioanalytical Chemistry. 2023. Vol. 415. P. 1445–1454. https://doi.org/10.1007/s00216–023–04532-x
  19. Скутина А. В. Терентьев Г. И. Государственный первичный эталон единиц массовой (молярной) доли и массовой (молярной) концентрации компонента в жидких и твердых веществах и материалах на основе кулонометрического титрования // Измерительная техника. 2011. № 9. С. 4–8.
  20. Standard atomic weights of the elements 2021 (IUPAC Technical Report) / T. Prohaska// Pure and Applied Chemistry. 2022. Vol. 94, № 5. P. 573–600. https://doi.org/10.1515/pac 2019–0603
  21. Шимолин А. Ю. Метрологическое обеспечение измерений содержания окислителей и восстановителей в высокочистых веществах и их растворах методом кулонометрического титрования электрогенерированным йодом : спец. 02.02.10. «Метрология и метрологическое обеспечение»: дисс. … канд. техн. наук / А. Ю. Шимолин; ВНИИМ им. Д. И. Менделеева. С. Петербург, 2024. 136 с. Место защиты: ВНИИМ им. Д. И. Менделеева. URL: https://www.vniim.ru/files/diss-shimolin.pdf (дата обращения: 05.06.2025).
  22. Shimolin A. J., Sobina A. V., Zyskin V. M. Potassium iodate purity determination by high precision coulometric titration: New measurement procedure implementation // 2nd International Ural Conference on Measurements (UralCon), Chelyabinsk, Russia, 16–19 October 2017. IEEE, p. 311–315. https://doi.org/10.1109/URALCON.2017.8120729
  23. CCQM-K143 comparison of copper calibration solutions prepared by NMIs/DIs / J. Molloy// Metrologia. 2020. Vol. 58, № 1A. P. 08006. https://doi.org/10.1088/0026–1394/58/1A/08006
  24. CCQM-K161 Anions in Seawater / C. Jingbo// Metrologia. 2024. Vol. 61, № 1A. P. 08016. https://doi.org/10.1088/0026–1394/61/1A/08016.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».