3.3. Газогенний аналіз

Газогенний аналіз передбачає визначення деяких компонентів рідких та твердих проб за допомогою методів газометричного аналізу, або газової хроматографії, після перетворення цих компонентів на відповідні гази. Даний метод широко застосовують для визначення карбонатів у природних зразках. Для цього наважку розкладають малим об’ємом розведеної кислоти і, після попереднього висушування або поправки на парціальний тиск пари води, вимірюють об’єм СО₂, який виділяється. Цей же метод, відомий як метод Кнопа-Вагнера, застосовують у разі визначення солей амонію: іони NH₄⁺ перетворюють на N₂ за реакцією

2NH₄⁺ + 2ОН^- + 3BrO^- → N₂ + 5Н₂O + 3Br^-

та вимірюють об’єм N₂, що утворився. Визначення нітратів за допомогою газогенного методу (відомого як метод Лунге) ґрунтується на їх відновленні в сульфатнокислому середовищі до NО за допомогою елементарної ртуті

NО₃^- + 8Н⁺ + 6Hg → NO₂ + 4Н₂O + 3Hg₂²⁺

та вимірюванні об’єму NО, який виділився. Для визначення вмісту нітрогену в органічних сполуках зазвичай застосовують газогенний метод Дюма. За цим методом речовину, що аналізують, змішують із СuO та прожарюють до темно-червоного кольору в трубці, через яку повільно пропускають СО₂. У результаті органічна проба окиснюється до СО₂, Н₂O, N₂ та оксидів Нітрогену. Для відновлення останніх до N₂ у кінець трубки поміщають мідну сітку та нагрівають її. Газ пропускають через поглинач із КОН, який затримує СО₂, після чого вимірюють об’єм N₂,одержаного в ході реакції.

Лабораторна робота 29 Визначення вмісту Карбону в карбонатних породах та мінералах

Карбон, наявний у пробі у вигляді карбонатів, краще за все визначати обробкою проби кислотою та поглинанням СО₂, який виділяється, натронним азбестом. Для розчинення проби використовують хлоридну кислоту. Газ, який при цьому виділяється, треба звільнювати від інших газоподібних речовин, які поглинаються натронним азбестом. Його необхідно переводити у поглинач потоком повітря , вільного від СО₂. У більшості випадків ці умови достатньо добре забезпечує установка, а саме поглинальний ланцюг із декількох склянок (трубок), наповнених різними речовинами (рисунок).

Схема установки для поглинання СО₂

Установка для визначення СО₂ складається із реакційної конічної колби та сполученого із нею невеликого холодильника для конденсації більшої частини води та HCl. Склянка 1 містить концентровану H₂SO₄ для зневоднення газу, склянка 2 – безводний купрум(II) сульфат для поглинання HCl, Cl₂ і H₂S, а трубка 3 у штативі 4 – Mg(ClO₄)₂∙3H₂O для остаточного висушування газу. Склянка 5 (або трубка) заповнюється натронним азбестом та Mg(ClO₄)₂∙3H₂O і слугує для поглинання СО₂.

Реактиви, обладнання: розчин HCl (1 : 1), H₂SO_4конц., безводний CuSO₄, Mg(ClO₄)₂∙3H₂O, натронний азбест, прилад для визначення Карбону, ваги аналітичні АДВ-200.

Хід роботи

Наважку проби масою 1–5 г помістимо в колбу приладу (рисунок). Закриємо колбу корком, у який вставлені ділильна лійка та холодильник. Останній з’єднаємо із іншими складниками установки та пропустимо через систему повітря, вільне від СО₂, до повного видалення останнього із приладу. Закриємо кран ділильної лійки та включимо в установку попередньо зважену поглинальну склянку, або трубку 5. Наповнимо ділильну лійку розведеною HCl (1 : 1), приєднаємо трубку, через яку проходить повітря, та переконаємося у вільному проходженні газу через установку. Відкриємо кран ділильної лійки та повільно введемо в колбу кислоту – через наявність великої кількості СО₂. Коли виділення пухирців газу стане слабке, а у випадку малого вмісту СО₂ це відбудеться відразу після додавання кислоти, пустимо воду в холодильник та трохи нагріємо колбу так, щоб рідина кипіла безперервно, але помірно. Після закінчення виділення СО₂ припинимо нагрівання та посилимо потік повітря для повного видалення даного газу із розчину. Відокремимо зважену посудину для поглинання СО₂, закриємо ввідну та відвідну трубки та помістимо цю посудину на шальку ваг. Після охолодження відкриємо на мить крани поглинальної посудини та зважимо її, поставивши на іншу шальку ваг таку ж посудину.

За різницею маси посудини після та до адсорбції СО₂ визначимо масу СО₂ (m(СО₂)) у грамах та розрахуємо масу або масову частку (w) Карбону за формулами:

, ,

де a – маса наважки, г; М(С) та М(СО₂) – молярні маси Карбону та СО₂, моль/г.

За результат аналізу беруть середнє арифметичне результатів двох паралельних визначень, припустима розбіжність між якими не повинна перевищувати 0,1 % у разі надійної імовірності Р = 0,95.