§ 116. Визначення сульфатів у вигляді сульфату барію

Сірка дуже поширена в природі і є складовою частиною багатьох тех­нічних матеріалів. Тому її часто доводиться визначати при аналізі природ­них зразків і промислової продукції. Одним з методів визначення сірки є гравіметричний метод, при якому сірку переводять у сульфат барію.

363

Метод визначення сірки у вигляді сульфату барію є наочним прикладом застосування кристалічних осадів у гравіметричному аналізі. Суть методу полягає в тому, що іони SO:;^- осаджують за допомогою розчинних солей барію:

SQf- + Ва²+ ?± BaS0₄i.

Осад відфільтровують, прожарюють і зважують у вигляді сульфату ба­рію. Отже, у цьому разі склад осаду не відрізняється від складу вагової

форми.

Сульфат барію не зовсім відповідає вимогам до осадів у гравіметричному аналізі. Розчинність BaS0₄ уводі досить помітна — 2,3 мг в 1 л. У кислих розчинах розчинність зростає ще в десятки разів, залежно від концентрації кислоти. Але розчинність осаду можна зменшити дією однойменних іонів, створивши умови, за яких осад буде практично нерозчинний, тобто коли концентрація SO?^- в насиченому розчині становитиме не більше як 1 х X 10^_6 моль/л. Потрібний для цього надлишок однойменних іонів барію можна обчислити, виходячи з величини добутку розчинності сульфату барію:

Д^рва5_0і = 1^Ва2+11⁵⁰!"] = 1 • ¹⁰~¹⁰ (моль/л); _m 2+, ^ДРВа30₄ 1 • 10~¹⁰ ,

^{[Ва ' = -щт = —ії=*~ = 10 (моль/л)-}

При осадженні кристалічних осадів звичайно створюють значно більшу концентрацію осаджувача; тоді осад сульфату барію буде ще менш розчин­ний. Деяка втрата сульфату барію може бути при промиванні осаду. Тому осад треба промивати малими порціями холодної води і після трьох-чотирьох промивань випробовувати на повноту промивання, виявляючи іони хлору або барію.

При осадженні сульфату барію відбувається значне співосадження різ­них катіонів і аніонів, які потім не можна вимити з осаду. Отже, осадження сульфату барію треба проводити, додержуючи всіх правил осадження кри­сталічних осадів (див. § 109), щоб створити умови для найменшого співосад­ження сторонніх іонів. Осадження ведуть з розбавлених гарячих кислих розчинів, добавляючи гарячий розчин осаджувача краплинами і весь час перемішуючи. У кислому і гарячому розчинах збільшується розчинність сульфату барію, через що створюються кращі умови для утворення переси­чених розчинів. У таких розчинах у присутності кислоти не утворюються нові зародки кристалів, а наростають вже утворені кристали. Отже, ство­рюються умови для збільшення розміру кристалів.

Незважаючи на додержання умов осадження, BaS0₄ все-таки випадає у вигляді дрібних кристалів. Тому осад фільтрують крізь щільні фільтри із синьою смужкою.

Склад вагової форми і осаду однаковий, отже, для прожарювання оса­ду висока температура не потрібна. Осад сульфату барію прожарюють при 700—750 С. При вищій температурі може відбуватися термічна дисоціа-

364

ція сульфату барію:

B*SO« ч± BaO+SO,.

Треба мати на увазі, що продукти неповного згоряння вуглецю фільт­ра можуть відновити сірку сульфату до сірки сульфіду:

BaS0₄ + 4СО = BaS + 4C0₂. Тому при прожарюванні осаду треба забезпечити максимальний доступ кисню повітря, щоб запобігти відновленню осаду.

Хід визначення розчинного сульфату. Іони S0₄~ осаджують у вигляді кристалічного осаду, отже, для аналізу беруть наважку, яка відповідає 0,01 екв сульфату. Наважку сульфату переносять у стакан на 200 мл і розчиняють у 100 мл води. Наявність каламуті свідчить про присутність нерозчинних сполук механічних домішок; у цьому разі розчин фільтрують і фільтр промивають кілька разів водою.

До прозорого розчину сульфату добавляють 2—3 краплини розчину індикатора метилоранжу і концентровану соляну кислоту (краплинами), поки забарвлення індикатора не зміниться на червоне, та ще близько 1 мл цієї кислоти.

Осаджувача звичайно беруть у півтора раза більше, тобто для осаджу­вання кристалічних осадів 0,015 екв.

Сульфат осаджують хлоридом барію. Молекулярна маса хлориду барію (ВаС1₂ • 2Н₂0) дорівнює приблизно 244, а тому для осадження

0,01 екв сульфату треба взяти ^г — 1>8 (г) хлориду барію. Щоб

приготувати розчин осаджувача, на технічних терезах зважують близько 2 г хлориду барію, який розчиняють у 50 мл води. Розчини визначуваного сульфату і хлориду барію нагрівають до кипіння і повільно краплинами добавляють до розчину сульфату хлорид барію, весь час перемішуючи оплавленою скляною паличкою. Осадження ведуть повільно дотн₍ поки добавляють 2/3 осаджувача; решту осаджувача можна доливати швид­ко. Процес осадження звичайно забирає 15—20 хв.

Стакан з осадом закривають годинниковим склом або папером і зали­шають стояти на 2—2,5 год або до наступного дня. Потім до прозорого розчину над осадом добавляють кілька краплин розчину хлориду барію. Утворення каламуті свідчить про неповноту осадження; у цьому випадку розчин з оса­дом нагрівають, добавляють туди 1 г хлориду барію, розчиненого в 20 мл води, і знову залишають стояти на 2—2,5 год.

Осад після відстоювання відфільтровують крізь щільний фільтр із си­ньою смужкою. Спочатку зливають на фільтр прозорий розчин, а потім повністю переносять осад на фільтр і промивають 2—3 рази малими пор­ціями холодної води. Відбирають 1—2 мл промивних вод і перевіряють на присутність joHie хлору або барію, щоб упевнитись у повноті промивання.

Промитий осад разом з фільтром висушують у сушильній шафі, перено­сять у зважений тигель, спалюють фільтр і прожарюють осад при 750° С протягом 20—25 хв. Тигель охолоджують в ексикаторі і зважують на аналі­тичних терезах.

365

Щоб уникнути помилки, пов'язаної з термічним розкладанням або від­новленням сульфату барію, осад після зважування змочують однією-двома краплинами сірчаної кислоти (1 : 4) і дуже повільно висушують до вида­лення надлишку сірчаної кислоти. Потім обережно підвищують температуру до 700—750° С і прожарюють осад при цій температурі 10—15 хв. Тигель з осадом охолоджують в ексикаторі і зважують. За знайденою масою суль­фату барію розраховують вміст сульфату.

КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ і ЗАВДАННЯ

1. При осадженні сульфат-іонів розчином хлориду барію зробили так. До гарячого нейтрального розчину сульфату натрію добавили надлишок гарячого хлориду барію. Через 5 хв після осадження осад відфільтрували через фільтр з білою смужкою, промили гарячою водою, висушили, прожарили при температурі 750° С і після охолодження в ексикаторі зважили. Результат аналізу виявився неправильним. Які помилки були допущені при про­веденні аналізу?

2. Яку наважку залізоамонійного галуну NH₄Fe (S0₄)₂ • 12Н₂0 треба взяти для ви­значення сульфату в цій солі?

3. Осад сульфату барію прожарили в електричному муфелі при температурі 500° С. Колір осаду після цього був білий. Чи можна вважати здобутий результат аналізу пра­вильним?