2047

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»

Е.А. Моралова

ГЕОХИМИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

Учебно-методическое пособие по подготовке к лабораторным работам по дисциплине «Геохимия окружающей

среды» для обучающихся по направлению подготовки 05.03.06 Экология и природопользование, профиль Природопользование

Нижний Новгород ННГАСУ

2016

2

УДК 620.9:504

Моралова Е. А. Геохимия окружающей среды [Электронный ресурс]: учеб. - метод. пос. / Е.А. Моралова; Нижегор. гос. архитектур. - строит. ун - т – Н. Новгород: ННГАСУ, 2016. – 27 с; 1 электрон. опт. диск (CD-RW)

Приведены указания по выполнению лабораторных работ по дисциплине «Геохимия окружающей среды», рассмотрены содержание и последовательность выполнения данных работ, описана методика аналитического определения качественного состава оболочек биосферы, приведены методики анализа физико-химических свойств природных вод.

Предназначено обучающимся в ННГАСУ для подготовки к лабораторным работам, по направлению подготовки 05.03.06 Экология и природопользование, профиль Природопользование

.

3

СОДЕРЖАНИЕ

4

Правила работы в химической лаборатории

При проведении лабораторных работ необходимо соблюдать общие

правила работы в химических лабораториях и правила техники безопасности.

Общие правила:

1.Содержать рабочее место в чистоте и порядке. На рабочем столе должны находиться только необходимые приборы и рабочая тетрадь.

2.Приступать к выполнению опыта лишь тогда, когда отчетливо уяснены цель и задачи его, когда обдуманы отдельные этапы выполнения опыта,

Каждый опыт выполнять тщательно, аккуратно, без торопливости. Результаты измерений записывать немедленно.

3. После использования реактива его необходимо сразу ставить на место,

чтобы не создавать беспорядка на рабочем месте и не перепутать реактивы при расстановке их в конце занятий.

4. Запрещается сливать в раковины отходы органических растворителей.

Для этого в лаборатории должны стоять специальные емкости для слива.

5, В лаборатории необходимо соблюдать тишину. Запрещается есть, пить

изаниматься посторонними делами.

6.После окончания работы нужно вымыть руки.

Техника безопасности:

1.Работы с ядовитыми, летучими и едкими веществами производить только в вытяжном шкафу.

2.Не наклоняться над сосудом с кипящей жидкостью. Нагреваемую пробирку держать отверстием от себя, так как может произойти выброс жидкости, Прогревать все содержимое пробирки, а не только снизу.

3.Нюхать вещество следует, направляя пары к себе движением руки, а не вдыхая их полной грудью.

4.Нельзя употреблять для опытов вещество из банок, упаковок и капельниц без этикеток или с неразборчивыми надписями.

5

5.При разбавлении концентрированной серной кислоты вливать кислоту

вводу (а не наоборот) небольшими порциями при перемешивании.

6.Воспрещается работать с огнеопасными веществами вблизи включенных электроприборов и горящих спиртовок или горелок.

7.Немедленно убирать со стола и пола все пролитое, разбитое,

рассыпанное. После работы рабочее место привести в порядок. Никаких веществ из лаборатории нельзя брать домой.

8. При попадании на кожу кислоты или щелочи необходимо промыть обожженное место большим количеством воды, а затем — при ожогах кислотой

— 3%- ным раствором соды, а при ожогах щелочами — 1%- ным раствором борной кислоты.

9, При попадании реактива в глаза следует промыть их струей воды, а при отравлении газами — обеспечить пострадавшему приток свежего воздуха.

Обо всех нарушениях правил безопасности и непредвиденных ситуациях необходимо немедленно сообщать преподавателю.

6

Лабораторная работа 1

КАЧЕСТВЕННЫЕ РЕАКЦИИ НА КАТИОНОГЕННЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ В ГЕОХИМИЧЕСКИХ ОБЪЕКТАХ

Цель работы – ознакомиться с методами проведения качественного анализа химических элементов. Овладеть методиками проведения характерных реакций на катионы для идентификации их в геохимических объектах.

Теоретическая часть

Наиболее распространённым и довольно точными методами идентификации химических элементов являются методики качественного анализа.

Качественный химический анализ базируется на системе химических реакций, характерных для данного вещества – разделения, отделения и обнаружения.

К химическим реакциям в качественном анализе предъявляют следующие требования.

1.Реакция должна протекать практически мгновенно.

2.Реакция должна быть необратимой.

3.Реакция должна сопровождаться внешним эффектом:

а) изменением окраски раствора;

б) образованием или растворением осадка;

в) выделением газообразных веществ;

г) окрашиванием пламени и др.

4. Реакция должна быть чувствительной и по возможности специфичной.

Реакции, позволяющие получить внешний эффект с определяемым веществом, называют аналитическими, а добавляемое для этого вещество -

реагентом. Аналитические реакции, проводимые между твердыми веществами, относят к реакциям «сухим путем», а в растворах - «мокрым путем».

7

К реакциям «сухим путем» относятся реакции, выполняемые путем растирания твердого исследуемого вещества с твердым реагентом, а также путем получения окрашенных стекол при сплавлении некоторых элементов с бурой.

Значительно чаще анализ проводят «мокрым путем», для чего анализируемое вещество переводят в раствор. Реакции с растворами могут выполняться пробирочным, капельным и микрокристаллическим методами.

При пробирочном полумикроанализе его выполняют в пробирках вместимостью 2-5см3. Для отделения осадков используют центрифугирование,

а выпаривание ведут в фарфоровых чашечках или тиглях.

Капельный анализ осуществляют на фарфоровых пластинках или полосках фильтрованной бумаги, получая цветные реакции при добавлении к одной капле раствора вещества одной капли раствора реактива.

Микрокристаллический анализ основан на обнаружении компонентов с помощью реакций, в результате которых образуются соединения с характерным цветом и формой кристаллов, наблюдаемых в микроскоп.

Качественный анализ растворов неорганических веществ сводится к обнаружению катионов и анионов. Для этого используют общие и частные

реакции. Общие реакции дают сходный внешний эффект со многими ионами

(например, образование катионами осадков сульфатов, карбонатов, фосфатов и т.д.), а частные – с 2-5 ионами. Чем меньше число ионов дают сходный внешний эффект, тем селективнее считается реакция. Реакция называется

специфической, когда позволяет обнаружить один ион в присутствии всех остальных.

В связи с тем, что высокоселективных реакций известно немного, на практике применяют специальные приемы для устранения мешающего влияния компонентов, присутствующих в системе наряду с определяемым веществом.

Устранить помехи можно двумя способами: разделением системы на составные части путем деления на две фазы (твердая - жидкость или жидкость - жидкость)

8

или подавлением мешающего влияния внутри системы (маскировка). В

соответствии с этими способами устранения помех различают

систематический и дробный качественный анализ.

Дробный анализ — обнаружение компонентов в отдельных порциях анализируемого раствора без предварительного отделения мешающих компонентов, при этом для подавления мешающих сигналов соответствующие компоненты маскируют. Обычно не удается устранить влияние всех мешающих компонентов введением в раствор одного агента, поэтому, учитывая свойства мешающих ионов, необходимо подобрать несколько маскирующих агентов, что и является основной трудностью при проведении анализа данным методом;

Систематический анализ — разделение компонентов с помощью групповых реагентов на несколько групп, с последующим разделением в рамках каждой группы. При этом получают растворы, содержащие по одному или два иона, которые используют для обнаружения этих ионов с помощью реакций, являющихся в данных условиях специфическими. Данный метод анализа трудоемкий и длительный, но при тщательном соблюдении методики обеспечивает получение надежных результатов.

Для проведения систематического анализа катионов разработаны десятки различных схем. Все варианты обычно подразделяют на сероводородные и бессероводородные методы. Существенным недостатком сероводородного метода является ядовитость сероводорода.

В основу классификации ионов в аналитической химии положено различие в растворимости образуемых ими солей и гидроксидов, позволяющих отделить одни группы ионов от других.

Наиболее распространённым методом классификации катионов является кислотно-щелочной метод, основанный на различной растворимости хлоридов,

сульфатов и гидроксидов в воде, щелочи и аммиаке. Групповыми реагентами служат соляная и серная кислоты, щелочь, водный раствор аммиака. По отношению к групповым реагентам все катионы делят на шесть групп (табл. 1).

9

Таблица 1

Классификация катионов в кислотно-щелочном методе анализа

Самостоятельно по заданию преподавателя, используя приложение

(таблицы 1-5), необходимо провести качественные реакции на катионы различных аналитических групп. Отметить изменение характеристик растворов, проверить растворимость образовавшихся осадков в кислотах и щелочах, заполнить таблицу 2. Сделать вывод.

10