Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Химические методы анализа. Лабораторный практикум
.pdf
В случае кристаллических осадков количество адсорбированных
примесей можно уменьшить в процессе их старения или при промывании осадков на фильтре водой или промывной жидкостью.
Окклюзия – это захват посторонних веществ внутрь частиц осадков в процессе его образования. Причины возникновения окклюзии,
следующие:
механический захват посторонних веществ вместе с маточным
раствором (жидкость, остающаяся после выделения из раствора кристаллов растворенного вещества).
Данный процесс происходит по причине несовершенства кристаллической решетки осадка, наличия в ней пустот и трещин при
быстром росте кристаллов. Для снижения механического захвата
осаждение кристаллических осадков из разбавленных растворов проводят медленно по каплям, добавляя осадитель, при постоянном перемешивании. Также способствует устранению механического захвата примесей переосаждение и старение кристаллических осадков;
адсорбция в процессе формирования осадка.
Изоморфизм – образование твердых растворов. При этом виде
соосаждения посторонние, загрязняющие осадок ионы участвуют
в построении кристаллической решетки осадка.
Причиной загрязнения осадков может служить также последующее осаждение, в ходе которого на поверхности ранее выделенного
осадка осаждается химически отличающаяся от него форма соединения, содержащего ион, одноименный с осадком.
3.4. СХЕМА АНАЛИЗА
Главное требование к анализу заключается в том, чтобы полученные результаты соответствовали истинному содержанию компонентов.
Гравиметрическое определение методом осаждения включает
в себя ряд последовательно проведенных анализов.
1. Отбор средней пробы для анализа. Подготовка пробы к анализу.
2. Взятие точной навески анализируемого образца.
3. Переведение навески в раствор.
41
4. Осаждение.
5. Отфильтровывание и промывание осадка.
6. Высушивание или прокаливание осадка.
7. Взвешивание осадка.
8. Получение и расчет аналитических данных.
Средняя проба – это небольшая часть анализируемого объекта,
средний состав и свойства которой идентичны (одинаковы) во всех
отношениях его среднему составу.
В случае если проба была взята неточно или без соблюдения правил отбора проб, то дальнейшие операции анализа бессмысленны.
Наиболее затруднено взятие средней пробы из большого куска
твердого материала. Чем крупнее и неоднороднее материал, тем
в большем количестве его следует отобрать для получения первичной
средней пробы. Масса первичной пробы может достигать сотен килограммов. Затем приступают к сокращению пробы, для этого измельчаются наиболее крупные части, а всю пробу хорошо перемешивают.
Измельчение, перемешивание и деление пробы проводят до тех пор,
пока масса не уменьшится до 5–10 кг, а размер частиц до 2–3 мм. Далее продолжается измельчение и пропускание материала через сито.
В итоге остается проба массой несколько сотен грамм.
Озоление – это процесс разрушения органического субстрата,
при этом неорганическая часть вещества (материала) превращается
в золу. Озоление, например, может использоваться при приготовлении пробы на определение ионов металлов.
Процесс проводят в фарфоровых или платиновых тиглях. Тигли
предварительно прокаливаются при температуре 500 °С. В процессе
работы тигли должны находиться в нагревательном приборе либо
в эксикаторе. Подготовленная проба сжигается путем нагревания газовым пламенем или в электрических муфельных печах при определенных условиях.
Осадок в тигли переносится на специальном фильтре, используемом в гравиметрии. Такие фильтры называются беззольными.
42
Полученная в остатке белая зола без каких-либо следов угля рас-
Fmm
2
1
100
3
2
m
F
m
2
1
Mb
Ma
F
1
M
2
M
творяется в подходящем растворителе. Таким образом, получается
раствор, который подвергают дальнейшему анализу.
3.5. БАЗОВЫЕ РАСЧЕТЫ В ГРАВИМЕТРИИ
Результаты гравиметрических определений чаще всего выражают
в абсолютных величинах или процентах к навеске вещества.
Базовые расчеты основаны на выполнении закона эквивалентов и
закона сохранения массы вещества. Расчет результатов определения
при анализе по методу осаждения.
Содержание определяемого компонента рассчитывают либо
в граммах (3.4), либо в процентах (3.5):
; (3.4)
, (3.5)
где m1 – масса определяемого вещества, г; m2 – масса весовой формы
(масса навески), г; F – аналитический множитель (фактор) гравиметрического анализа; m3 – масса исследуемого соединения, г.
Аналитический множитель F является справочной величиной.
Он представляет собой следующее соотношение (3.6):
, (3.6)
где a – стехиометрический коэффициент, стоящий в уравнении реакции
перед определяемым веществом;
– молярная масса определяемого
вещества, г/моль; b – стехиометрический коэффициент, стоящий в уравнении реакции перед соединением весовой формы;
– молярная масса
весовой формы, г/моль. Данное отношение показывает, сколько граммов
определяемого вещества содержится в 1 грамме осадка.
Расчеты гравиметрических определений должны записываться
в лабораторный журнал в четкой последовательности. Обязательно
указывать дату, название работы, сущность метода. Далее записывается последовательное представление данных измерений.
43
Контрольные вопросы
1. Дайте определение количественному анализу.
2. Почему осадок в осаждаемой форме должен образовывать крупные кри-
сталлы?
3. Какие формы осадка выделяют и чем они отличаются?
4. Какой метод гравиметрического определения заложен в основу электро-
гравиметрического метода анализа?
5. Что измеряет индукционный период?
6. Объясните механизм образования зародышей кристалла.
7. Какова будет крупность осадка, если скорость роста кристаллов в растворе
значительно больше скорости образования зародышей кристаллов?
8. Перечислите требования к осадителям, предъявляемые в гравиметрических
методах.
9. Дайте определение понятию «средняя проба».
10. От каких факторов зависит чистота осадка?
11. В чем сущность процесса озоления?
12. Объясните понятие «смешанные кристаллы».
13. Как называется процесс включения посторонних веществ внутрь осадков
в ходе их образования?
14. Что такое солевой эффект?
15. Как pH среды влияет на растворимость осадка?
44
4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КАРБОНАТНОЙ ЖЕСТКОСТИ
OHCOCaClHClHCO
22223
222)(
OHCOMgClHClHCOMg
22223
222)(
ВОДОПРОВОДНОЙ ВОДЫ
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1
Цель работы: определить жесткость водопроводной воды.
Приборы и посуда: конические колбы для титрования, бюретка,
пипетка на 10 мл, стеклянная воронка.
Реактивы: раствор 0,1н HCl, индикатор метиловый оранжевый.
Сущность работы
Жесткость обусловлена присутствием в воде растворимых солей
кальция и магния.
Карбонатная жесткость (Ж) зависит от содержания в воде гидрокарбонатов кальция и магния. Выражается жесткость числом миллимолей эквивалентов кальция (ΙΙ) или магния (ΙΙ), находящихся в воде
объемом 1 л.
Карбонатная жесткость практически в полной мере устраняется
кипячением, которое способствует разложению гидрокарбонатов. Поэтому данная жесткость называется также устранимой или временной.
Карбонатная жесткость – это нормальная концентрация гидрокарбонатов кальция и магния в воде.
Анализ производят методом нейтрализации. Метод заключается
в том, что бикарбонаты (двууглекислые соли) разлагаются при добавлении в воду соляной кислоты, в результате чего соли, образующие
щелочность воды, нейтрализуются.
Химизм процесса выражается уравнениями:
;
.
Ход работы
1. В коническую колбу для титрования цилиндром отмеряется
водопроводная вода объемом 100 мл, добавляются 2–3 капли метилового оранжевого.
2. Раствор 0,1н HCl заливается в бюретку и доводится до нулево-
го деления.
45
3. Проводится титрование воды раствором HCl из бюретки
№ опыта
V
HCL
, мл
V
вод.
Индикатор
Среднее
значение
до перехода желтой окраски индикатора в бледно-розовую. Титрование повторяется 2–3 раза. Объемы растворов HCl, пошедших на титрование, записываются в результаты анализа. Титруют до тех пор,
пока не будет получено не менее двух значений объема титранта,
различающихся между собой не более чем на 0,1 мл.
Если объем титранта в двух случаях имеет сильное расхождение,
титрование повторяют.
4. Записываются результаты анализа (табл. 4.1), производятся
расчеты (формулы (4.1), (4.2)). Лабораторная завершается общими
выводами по работе.
Расчет результатов анализа
4.1
Экспериментальные данные
Средний объем кислоты:
. (4.1)
Карбонатная жесткость воды:
(1/2 2+) = (HCl)(HCl )·1000 / V(H2O), [ммоль/л]. (4.2)
46
5. ПРИГОТОВЛЕНИЕ РАБОЧЕГО РАСТВОРА ЩЕЛОЧИ
NaOH
NaOH
NaOH
NaOH
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2
Цель работы: приготовление рабочего (не стандартизированного) раствора 0,1н
двумя методами: методом разбавления кон-
центрированного раствора и методом точной навески.
Приборы и посуда: мерная колба, стеклянная воронка, аналитические весы, мерный цилиндр, стеклянная палочка, денсиметр (ареометр), склянка с этикеткой для хранения рабочего раствора.
Реактивы: концентрированный раствор
, кристаллический
.
Сущность работы
Для приготовления точного раствора 0,1н гидроксида натрия
сначала готовится рабочий раствор щелочи с приблизительной концентрацией, рассчитанной теоретически.
Стандартный раствор гидроксида натрия можно приготовить растворением навески кристаллического исходного вещества. Навеску
отмеряют на аналитических весах с точностью до четвертой значащей цифры.
Для приготовления раствора щелочи методом разбавления, исходя из необходимого конечного объема 0,1н раствора, смешивают рассчитанные объемы концентрированного раствора гидроксида натрия
и дистиллированной воды.
5.1. Приготовление рабочего раствора по точной навеске
Ход работы:
1. По формуле (5.1) рассчитывается масса мг стандартного веще-
ства (кристаллический
), необходимая для приготовления заданного объема (200 мл) 0,1н раствора. Масса чистого вещества, необходимая для приготовления Y мл 0,1н раствора:
. (5.1)
47
2. На аналитических весах взвешивается точная навеска стан-
NaOH
дартного вещества (точность до 0,001).
3. В мерную колбу на 200 мл наливается небольшое количество
дистиллированной воды, туда же переносится навеска вещества.
4. Объем раствора доводят дистиллированной водой до риски.
Приготовленный раствор тщательно перемешивают, закрывают
пробкой. Приготовленный раствор
имеет приблизительно из-
вестную концентрацию, поэтому его необходимо стандартизировать.
5. Приготовленный раствор тщательно перемешивают, закрыва-
ют пробкой, подписывают, указывая название реактива, фамилию
приготовившего и дату приготовления.
5.2. Приготовление рабочего раствора методом разбавления
концентрированного раствора
Ход работы:
1. Определяется плотность концентрированного раствора гидро-
ксида натрия с помощью денсиметра (ареометра). Испытуемый раствор наливается в мерный цилиндр, в него же помещают денсиметр
предположительной плотности. По верхнему делению шкалы, выступающему на уровне поверхности жидкости, проводится отсчет показаний денсиметра (рис. 5.1).
. 5.1. Определение плотности раствора с помощью ареометра
2. По табл. 5.1 справочных данных находят молярную концен-
трацию (моль/л).
48
5.1
Плотность, г/мл
ω, масс. %
С, моль/л
1,090
8,28
2,257
1,100
9,19
2,527
1,110
10,10
2,802
1,120
11,01
3,082
1,130
11,92
3,367
1,140
12,83
3,655
NaOH
NaOH
Плотность и концентрация растворов гидроксида натрия при 20 °С
3. По формулам (5.3)–(5.5) рассчитываются объемы концентри-
рованного раствора
, необходимого для приготовления задан-
ного объема 0,1н раствора.
При разбавлении раствора масса растворенного вещества остает-
ся постоянной.
4. Мерным цилиндром (в вытяжном шкафу) отбирают рассчи-
танное количество Y (мл), X % раствора
, переносят в мерную
колбу вместимостью 200 мл (предварительно наливают небольшое
количество дистиллированной воды).
Объем раствора (Y мл) доводят дистиллированной водой до риски. Приготовленный раствор тщательно перемешивают, закрывают
пробкой, подписывают указывая название реактива, фамилию приготовившего и дату приготовления.
5.3. Расчет исходных данных
Масса чистого вещества, необходимая для приготовления заданного объема (200 мл) 0,1н раствора:
Объем Y (мл), X % раствора, который содержит такую же массу
вещества:
49
; (5.2)
. (5.3)
; (5.4)
. (5.5)
6. СТАНДАРТИЗАЦИЯ РАБОЧЕГО РАСТВОРА ЩЕЛОЧИ
HCl
HCl
NaOH
HCl
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3
Цель работы: проведение стандартизации рабочего раствора
0,1н гидроксида натрия.
Приборы и посуда: конические колбы для титрования, бюретка,
пипетка на 10 мл, стеклянная воронка.
Реактивы: стандартный раствор 0,1н
, индикатор метиловый
оранжевый.
Сущность работы
В качестве стандартного раствора (титранта) в работе используется раствор соляной кислоты, а в качестве индикатора – метиловый
оранжевый.
Титрование соляной кислотой гидроксида натрия можно представить следующим уравнением:
NaOH + HCl → NaCl + H2O
Na+ + OH– + H+ + Cl– → Na+ + Cl– + H2O
OH– + H+ → H2O
Ход работы:
1. Чистая бюретка заполняется стандартизированным 0,1н рас-
твором
.
2. Мерной пипеткой отбирается аликвотная часть анализируемо-
го раствора
, переносится в колбу для титрования, и добавля-
ются 2–3 капли индикатора метилового оранжевого.
3. Титрование проводят раствором
до перехода окраски рас-
твора из желтой в бледно-розовую от одной капли. Титруют до получения не менее двух значений объема титранта, различающихся между собой не более чем на 0,1 мл.
Если объем титранта в двух случаях имеет сильное расхождение,
титрование повторяют.
4. Абсолютно все результаты заносятся в табл. 6.1. В расчетах
среднего объема титранта учитываются только те значения, которые
различаются не более чем на 0,1 мл.
50
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]