книги из ГПНТБ / Гусев В.П. Технический анализ при отделке тканей и трикотажных изделий учебник

Объем дистиллированной воды для предварительного растворе­ ния навески щелочи определяют по разности объемов раствора и спирта 96%-кого.

Растворение щелочи и разбавление раствора проводят при ох­ лаждении. Объемную процентную концентрацию спирта предвари­ тельно определяют спиртомером.

Если в спирте содержатся примеси, особенно непредельные соединения, то спиртовые растворы щелочей желтеют и темнеют, так как щелочи вызывают их осмоление. Поэтому для приготов­ ления растворов щелочей нужно применять спирт, свободный от примесей, способных к осмолению. Спирт можно освободить от этих примесей, смешивая его с едким кали, из расчета 10 г ед­ кого кали на 1 л спирта. Смесь кипятят 30 мин с обратным холо­ дильником, а затем отгоняют спирт.

не содержащей углекислого газа, взбалтывают 20 г гидроокиси кальция и дают раствору отстояться в течение суток. Перед ис­

содержащей углекислого газа; отстаивают и декантируют прозрач­ ный раствор. Растворы меньшей концентрации получают разбав­ лением насыщенного раствора.

Р а с т в о р ы а м м и а к а применяют в виде приблизительных растворов, часто 6 н. и 2 н. Их готовят путем разбавления дистил­ лированной водой концентрированного (25%-ного) раствора ам­ миака.

Объем концентрированного раствора аммиака рассчитывают по формуле (13), приведенной на стр. 18.

Концентрация 25%-ного раствора аммиака 7’к= 228 г/л, плот­ ность его ütK= 0,91 г/см3.

Концентрация концентрированного раствора может быть най­

и 0,1 н. раствора соды. При этом получают 0,1 н. раствор щелоч­ ной смеси.

Количество кальцинированной соды, необходимое для приго­

ходимого для приготовления 12 л 0,1 н. раствора.

30

Масса едкого натра:

40-0,1-12000 , 0

-----1---------= 48 г

1000

П р и м е р 10. Рассчитать объем концентрированного раствора едкого натра плотностью 1,469 г/см3 для приготовления 5 л 0,5 н. раствора щелочи.

По таблице (см. приложение 7) находим концентрацию концентрированного раствора щелочи 7%= 645 г/л.

Объем концентрированного раствора:

40-0,5-500 = 155 мл.

645

П р и м е р 11. Определить концентрацию концентрированного раствора едкого натра, если 10 мл этого раствора разбавлены водой в мерной колбе емкостью 500 и 10 мл разбавленного раствора были оттитрованы 20,40 мл 0,1036 н. раствора соляной кислоты.

Концентрация концентрированного раствора:

Объем 25%-ного раствора аммиака

17-2-1000 = 150 мл.

228

Объем воды 1000—150= 850 мл.

УСТАНОВЛЕНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ РАСТВОРОВ ЩЕЛОЧЕЙ

Для установления концентрации растворов едкого натра и ед­ кого кали в качестве исходных веществ применяют кристаллогид­ рат щавелевой кислоты НгСгС^ДНгО, янтарную кислоту Н2С4Н4О4, сульфаминовую кислоту HSO3NH2 или титрованные растворы со­ ляной и серной кислот (последние обычно используют для про­ верки концентрации растворов едких щелочей).

Концентрацию растворов гидроокиси бария или кальция и ще­ лочной смеси устанавливают по титрованному раствору соляной кислоты.

31

Для определения концентрации 0,1 н. растворов едкого натра или едкого кали удобно пользоваться растворами щавелевой или соляной кислот, приготовленными из фиксаналов. Для приготовле­ ния раствора щавелевой кислоты применяют дистиллированную воду, не содержащую углекислого газа.

Т и т р о в а н и е р а с т в о р а щ е л о ч и р а с т в о р о м щ а в е ­ л е в о й к и с л о т ы ведут в присутствии 2—3 капель 0,1 %-ного раствора фенолфталеина до обесцвечивания розовой окраски рас­ твора.

Т и т р о в а н и е р а с т в о р а щ е л о ч и с о л я н о й к и с л о т о й ведут вначале в присутствии фенолфталеина, а после исчезновения розовой окраски добавляют 1—2 капли раствора метилового оран­ жевого и титруют до перехода желтой окраски раствора в оранже­ во-розовую.

Концентрацию раствора щелочи вычисляют по формулам: по фенолфталеину

^N aO H

по метиловому оранжевому

N ^HCI^ ^NaOH

где Кі— объем раствора кислоты, израсходованный на титрование с фенолфталеином;

У2 — суммарный объем раствора кислоты, израсходованный на титрование с фенолфталеином и метиловым оранжевым.

Разница в концентрации, установленной по фенолфталеину и метиловому оранжевому, указывает на загрязнение щелочи кар­ бонатами. Эта разница не должна превышать 0,4%.

При установлении или при проверке концентрации раствора щелочи по раствору кислоты нормальные концентрации этих рас­ творов должны быть близкими. В противном случае один из раство­ ров (более концентрированный) перед титрованием разбавляют в мерной колбе.

При использовании титрованного раствора щелочи результаты анализа рассчитывают по концентрации щелочи, полученной при установлении титра ее с тем индикатором, который применяют при анализе.

Д л я о п р е д е л е н и я к о н ц е н т р а ц и и р а с т в о р а е д к о й щ е л о ч и по я н т а р н о й к и с л о т е обычно пользуются методом титрования навесок янтарной кислоты. Эквивалент янтарной кис­ лоты равен 59,05.

П р и м е р 14. На титрование 15,00 мл раствора едкого натра израсходовано 16,20 мл 0,1000 н. раствора щавелевой кислоты (средний сходящийся результат титрования). Определить нормальную концентрацию раствора щелочи.

Нормальная концентрация раствора едкого натра:

15

32

При этом суммарный объем израсходованной соляной кислоты равен 24,88 мл. Определить нормальную концентрацию раствора щелочи и ее пригодность для анализа.

Нормальная концентрация едкого натра по фенолфталеину

0,1-24,8 = 0,09920 н.

25

Нормальная концентрация едкого натра по метиловому оранжевому

0,1-24,88 = 0,09952 н.

25

Разность концентраций в %:

.(24,81- 2 4 ^ 00

24,88

т. е. меньше предельно допустимого. Раствор щелочи пригоден как рабочий рас­ твор для анализа.

П р и м е р 16. Определить массу отдельной навески янтарной кислоты для установления концентрации 0,1 н. раствора щелочи, если для титрования приме­ няют бюретку емкостью 25 мл.

Предполагаем израсходовать на титрование 20 мл раствора щелочи. Масса навески янтарной кислоты:

(кроме растворов аммиака) или полиэтиленовыми пробками. Для раствора аммиака обычно применяют стеклянные пробки. Если склянка для хранения сообщается с бюреткой, то в пробку встав­ ляют хлоркальциевую трубку, заполненную натровой (натронной) известью для поглощения углекислоты воздуха.

При длительном хранении растворов щелочей внутреннюю по­ верхность склянок парафинируют (см. выше).

ПРИГОТОВЛЕНИЕ РАСТВОРОВ ОКИСЛИТЕЛЕЙ И ВОССТАНОВИТЕЛЕЙ

Среди растворов окислителей и восстановителей, применяемых в химическом анализе, наибольшее значение имеют растворы пер­ манганата калия, бихромата калия, бромата калия, бромид-бро- мата калия, йода, йодида калия, тиосульфата натрия, соли Мора, перекиси водорода, щавелевой кислоты и ее солей.

33

Приготовление растворов перманганата калия и установление их концентрации

Обычно применяют 0,1 н. растворы перманганата калия, реже 0,01 н. Более разбавленные растворы менее устойчивы при хра­

0,1 н. раствора непосредственно перед проведением анализов. Для приготовления раствора применяют х. ч. перманганат калия.

Для приготовления 0,1 н. раствора необходимое количество перманганата калия рассчитывают по формуле (12). Эквивалент перманганата калия 31,60.

После взвешивания навески перманганата калия на техно-хи- мических весах ее растворяют в свежеперегнанной дистиллирован­ ной воде (лучше в воде после вторичной перегонки), нагретой до

40° С.

Для растворения берут обычно объем воды, в пять раз мень­ ший требуемого объема раствора. Растворение проходит медленно; для ускорения раствор перемешивают путем вращения сосуда до тех пор, пока при наклоне сосуда на стенках его не будет наблю­ даться отсутствие кристалликов перманганата. После полного раст­ ворения раствор разбавляют до нужного объема свежеперегнанной дистиллированной водой и хорошо перемешивают.

Содержащиеся в воде примеси органических веществ посте­ пенно окисляются перманганатом и в растворе выделяется дву­ окись марганца, которая способствует каталитическому разложе­ нию перманганата с выделением кислорода. Поэтому после при­

месей. Затем раствор отфильтровывают от двуокиси марганца через стеклянный или асбестовый фильтр, после чего устанавли­ вают концентрацию.

Для быстрого приготовления небольшого количества раствора перманганата калия навеску его растворяют в необходимом объ­ еме свежеперегнанной дистиллированной воды, нагревают раствор до кипения, кипятят 1—2 мин и через 2 ч фильтруют через стек­ лянный фильтр, а затем устанавливают концентрацию.

Раствор перманганата калия может быть приготовлен из фиксанала, но в этом случае требуется очень чистая вода.

При установлении концентрации раствора перманганата калия в качестве исходных веществ могут служить оксалат натрия, окса­ лат аммония, щавелевая кислота, титрованный раствор тиосуль­ фата натрия. Наиболее удобным для этой цели является оксалат натрия, так как он не содержит кристаллизационную воду и после его перекристаллизации и сушки в сушильном шкафу при 105— 110° С легко получить чистую соль постоянного состава.

П ри у с т а н о в л е н и и к о н ц е н т р а ц и и р а с т в о р а п е р ­ м а н г а н а т а к а л и я по о к с а л а т у н а т р и я обычно приме­ няют метод титрования навесок, а при использовании раствора ок-

34

салата натрия, приготовленного из фиксанала, концентрацию раст­

с точностью до 0,0002 г, помещают в конические колбы емко­ стью 200—250 мл. Каждую навеску растворяют в 30 мл дистилли­ рованной воды и добавляют 20 мл 2 н. серной кислоты. Затем раствор нагревают на водяной бане до 70—80° С (раствор нельзя нагревать до кипения, так как при этом происходит частичное раз­ ложение оксалата и перманганата). Нагретый раствор титруют раствором перманганата. Первые капли раствора перманганата обесцвечиваются очень медленно, а затем по мере накопления в растворе ионов двухвалентного марганца, каталитически уско­ ряющих реакцию, обесцвечивание раствора перманганата идет зна­ чительно быстрее.

Титрование ведут так, чтобы новые капли раствора перманга­ ната вводили после обесцвечивания предыдущих. Титрование за­ канчивают при появлении розовой окраски раствора, не исчезаю­ щей в течение 1 мин. После титрования всех навесок вычисляют концентрацию раствора для каждого титрования:

.. 1000т. N2 = ------- - ,

67У2

где Ш\ — навеска оксалата натрия, г; Ѵ2— объем раствора перманганата калия, израсходованного

на титрование.

Расхождение между отдельными определениями концентрации не должно превышать 0,3%.

Таким же способом можно установить концентрацию раствора перманганата калия методом титрования навесок щавелевой кис­ лоты или навесок оксалата аммония.

П ри у с т а н о в л е н и и к о н ц е н т р а ц и и р а с т в о р а п е р ­ м а н г а н а т а к а л и я по щ а в е л е в о й к и с л о т е часто поль­ зуются 0,1 л. раствором щавелевой кислоты, приготовленным из фиксанала. Если применяют бюретку емкостью 25 мл, то в кони­ ческую колбу для титрования отмеривают пипеткой 20 мл 0,1 н. раствора щавелевой кислоты, добавляют 20 мл 2 н. раствора сер­ ной кислоты, нагревают раствор на водяной бане до 70° С и тит­ руют раствором перманганата до розового окрашивания. Титрова­ ние повторяют три-четыре раза. По этой же методике определяют концентрацию раствора перманганата калия методом пипетирова­ ния по раствору оксалата натрия или оксалата аммония.

Нормальную концентрацию раствора перманганата калия рас­ считывают по формуле

N ,= Nl Vl

где Ni — нормальная концентрация раствора щавелевой кислоты или раствора оксалата;

35

Ѵ2— объем раствора перманганата, израсходованный на титро­ вание (средний сходящийся результат).

П ри о п р е д е л е н и и к о н ц е н т р а ц и и р а с т в о р а п е р ­

всыпают 1,5 г йодида калия и растворяют его в 15 мл дистилли­ рованной воды). Затем добавляют 15 мл 2 н. раствора серной кис­ лоты и из бюретки приливают 20 мл раствора перманганата. После этого добавляют 100 мл дистиллированной воды и через 1 мин выделившийся йод оттитровывают 0,1 и. раствором тиосульфата натрия до соломенно-желтого окрашивания раствора. Затем при­ ливают 1 мл 0,5%-ного раствора крахмала и продолжают титро­ вать до обесцвечивания окраски раствора (количества растворов указаны для случая, когда титруют из бюретки емкостью 25 мл). Параллельно проводят холостое титрование, при котором вместо раствора перманганата в колбу приливают 20 мл дистиллирован­ ной воды.

Нормальную концентрацию раствора перманганата рассчиты­ вают по формуле

N

2 к2

где Ni — нормальная концентрация раствора тиосульфата натрия; Ѵі — объем раствора тиосульфата, израсходованного на титро­ вание в основном опыте (средний сходящийся результат); Ѵо— объем раствора тиосульфата, израсходованного на титро­

вание в холостом опыте; Ѵ2— объем раствора перманганата, взятого на титрование.

Раствор перманганата калия хранят в темной бутыли, закры­ той пришлифованной стеклянной гладкой резиновой или полиэти­ леновой пробками и защищают от действия прямых солнечных лучей, а также от попадания пыли. Если склянка соединяется с бю­ реткой, то для соединения применяют стеклянный сифон, проходя­ щий через пробку; в другое отверстие пробки вставляют U-образ­ ную трубку, которая служит фильтром от пыли.

При титровании раствором перманганата калия применяют бю­ ретки с кранами. Краны на бюретках перед титрованием проти­ рают и слегка смазывают концентрированной серной кислотой (нельзя смазывать вазелином). Титрование раствором перманга­ ната ведут в кислой среде, чтобы концентрация кислоты в раст­ воре к концу титрования была не менее 0,5 г-экв/л. Кислую среду создают серной кислотой (не следует применять соляную кислоту, так как окислительно-восстановительный потенциал перманганата больше окислительного потенциала хлора и в растворе может про­ исходить побочный процесс окисления иона хлора перманга­ натом).

36

П р и м е р 18. На титрование навески оксалата натрия 0,1128 г израсходовано 16,90 мл раствора перманганата калия. Определить нормальную концентрацию раствора перманганата.

Нормальная концентрация раствора перманганата калия:

1000-0,1128

0,09970 н.

67-16,9

Пр и м е р 19. Определить нормальную концентрацию раствора перманганата калия, если на титрование 15,00 мл 0,1000 н. раствора щавелевой кислоты расхо­ дуется 15,20 мл раствора перманганата.

Нормальная концентрация раствора перманганата калия:

0,1000-15 = 0,09868 н.

15,20

П р и м е р 20. Определить нормальную концентрацию раствора перманганата калия, если при установлении его концентрации по титрованному раствору тио­ сульфата натрия на 20 мл раствора перманганата израсходовано 19,80 мл 0,1012 н. раствора тиосульфата натрия, а в холостом опыте расход тиосульфата натрия составил 0,10 мл.

Нормальная концентрация раствора перманганата калия:

20

Приготовление растворов бихромата калия и установление их концентрации

Растворы бихромата калия К2СГ2О7 отличаются хорошей устой­ чивостью при хранении. В техническом анализе применяют 0,1 н. раствор бихромата.

Для приготовления рабочего раствора бихромата пользуются точной навеской х. ч. препарата, перекристаллизованного и высу­ шенного при 150—200° С путем ее растворения в соответствую­ щем объеме воды в мерной колбе.

Концентрацию полученного раствора вычисляют по величине навески:

дг_ ЮООДн

49,032-V ’

где т н — масса навески, г;

V — объем раствора, мл.

Точный раствор бихромата можно получить также растворе­ нием фиксанала бихромата калия.

Большие количества раствора бихромата калия готовят как приблизительные растворы из х. ч. препарата, взвешивая навеску на техно-химических весах. Концентрацию этих растворов затем уточняют титрованием.

Массу навески определяют из приведенного выше уравнения. К о н ц е н т р а ц и ю б и х р о м а т а к а л и я устанавливают по

титрованному 0,1 н. раствору тиосульфата натрия. При примене­ нии бюретки емкостью 25 мл в коническую колбу с притертой пробкой емкостью 300 мл приливают из бюретки или пипеткой

37

20 мл раствора бихромата калия, вносят 1,5 г йодида калия (или 15 мл свежеприготовленного 10%-ного раствора йодида ка­ лия) и 5 мл концентрированной соляной кислоты или 7 мл раст­ вора серной кислоты (1:2); раствор хорошо перемешивают, ос­ тавляют в темном месте на 5 мин, добавляют 150 мл дистилли­ рованной воды и выделившийся йод титруют 0,1 н. раствором тио­ сульфата натрия до желтовато-зеленой окраски. Затем добавляют 1 мл 0,5%-ного раствора крахмала, после чего титруют до резкого перехода синей окраски раствора в сйетло-зеленую. Параллельно проводят холостое титрование, при котором вместо раствора би­ хромата берут 20 мл дистиллированной воды.

Нормальную концентрацию раствора бихромата калия рассчи­ тывают по формуле, приведенной на стр. 36 для расчета концент­ рации перманганата калия.

Растворы бихромата калия хранят в склянках,плотно закрытых резиновыми или полиэтиленовыми пробками. Для титрования би­ хроматом используют бюретки с кранами. Титрование ведут в кис­ лой среде, чтобы концентрация кислоты в растворе к концу титро­ вания была не менее 1 г-экв/л. Для создания кислой среды можно применять серную или соляную кислоты.

калия, если при установлении его концентрации по раствору тиосульфата натрия было взято 20 мл раствора бихромата, а на титрование было израсходовано 20,20 мл 0,09980 н. раствора тиосульфата в основном опыте и 0,20 мл в холостом опыте.

0,09980 -(20,2 - 0,2)

20

Приготовление растворов йода и установление их концентрации

В техническом анализе применяют 0,1; 0,05; 0,02 н. растворы йода в водных растворах йодистого калия, а также 0,2 н. спиртовый раствор йода.

Раствор йода точной концентрации можно получить непосред­ ственно растворением точной навески йода, очищенного предвари­ тельно возгонкой, или растворением фиксанала йода. Раствор йода может быть приготовлен также из ч. д. а. препарата, не подвергну­ того возгонке, с последующей установкой нормальности получен­ ного раствора по раствору тиосульфата натрия.

Для приготовления раствора навеску йода вычисляют по фор­ муле (12). Эквивалент йода 126,9.

При приготовлении водных растворов навеску йода вначале растворяют в концентрированном растворе йодистого калия. На каждый 1 л 0,1 н. раствора йода берут концентрированный раст­

38

вор, содержащий 35 г йодида калия в 25 мл воды (количество йодида калия должно быть в три раза больше количества йода).

Если раствор готовят из йода, очищенного возгонкой, товбюксе в дистиллированной воде растворяют йодид калия, получая кон­ центрированный раствор; после того как раствор примет темпера­ туру окружающего воздуха (при растворении происходит охлаж­ дение), бюкс закрывают крышкой и взвешивают на аналитических весах. Затем на техно-химических весах в другом бюксе или на часовом стекле отвешивают навеску йода после возгонки и пере­ носят ее в бюкс с раствором йодида калия. Бюкс закрывают крыш­ кой и снова взвешивают на аналитических весах. Массу навески йода находят по разности результатов взвешивания. Раствор из бюкса через воронку переливают в мерную колбу, тщательно про­ мывают бюкс и воронку дистиллированной водой. Взбалтывают раствор в колбе до полного растворения йода и доливают водой до метки.

Нормальную концентрацию полученного раствора йода рассчи­ тывают по формуле

_ 1000/йн

~126,91/ ’

где тн— масса навески йода, г;

V — объем мерной колбы, мл.

При приготовлении водного раствора из препарата йода, не под­ вергнутого возгонке, навеску йода, взвешенную на техно-химиче­ ских весах, растворяют в концентрированном растворе йодистого калия, приготовленном в колбе или склянке, а затем доливают не­ обходимое количество воды до полного объема раствора и хорошо перемешивают.

Спиртовый раствор йода получают растворением навески йода в соответствующем объеме 95%-ного спирта с последующим опре­ делением нормальности полученного раствора по титрованному раствору тиосульфата натрия.

У с т а н о в л е н и е и п р о в е р к у к о н ц е н т р а ц и и р а с т ­ в о р а й о д а по титрованному раствору тиосульфата проводят не­ задолго перед использованием раствора йода для анализов, так как концентрация его быстро изменяется вследствие летучести йода. Если для титрования применяют бюретку емкостью 25 мл, то для установления концентрации в коническую колбу с притер­ той пробкой наливают из бюретки или пипеткой 20 мл раствора йода, добавляют 20 мл дистиллированной воды и титруют раство­ ром тиосульфата натрия до желтого окрашивания раствора. За­ тем добавляют 1 мл 0,5%-ного раствора крахмала и продолжают титрование до обесцвечивания. Нормальные концентрации раство­ ров йода и тиосульфата должны быть близкими по величине.

Концентрацию раствора йода рассчитывают по формуле

39