Министерство Образования Науки

Российской Федерации

Курганский Государственный Университет

Кафедра физической и прикладной химии

Зачетная работа по аналитической химии.

Определение кадмия.

Студент: Сметанина А.

Группа ФЕН 201

Специальность 20112 – Химия

Преподаватель: Кораблева Л.В.

Курган 2013

I.Теория

1) Методы определения.

а)Гравиметрия.

Весовыми формами для определения кадмия служат его неорганические соединения( окись, соли),внутрикомплексные соединения с органическими реагентами, тройные комплексы с неорганическими и органическими соединениями и выделенный электролитический металл. Распространенный ранее электрогравиметрический метод, позволяющий определять до 500 мг Cd ,для получения точных результатов требует длительного электролиза. Обычно электролитом служит раствор цианида. Ускоренные варианты этого метода менее надежны. Для массовой работы наиболее пригодны методы ,основанные на выделении соединений кадмия различными неорганическими и ,особенно, органическими осадителями. Обычно их используют для определения n * 10¹ - n * 10² мг Cd ,реже - n * 10⁰ мг Cd b и менее .

Осаждение труднорастворимых соединений кадмия.

Сульфат кадмия -одна из наиболее использующихся весовых форм. Предварительно кадмий отделяют от элементов, дающих остаток после выпаривания с серной кислотой и прокаливания. Недостаток метода -трудность полного удаления из остатка серной кислоты . Поэтому прокаленный CdSO4 растворяют в воде, раствор снова упаривают, остаток прокаливают, взвешивают. Эти операции получают до получения постоянного веса.

Для осаждения CdS вместо сероводорода можно использовать тиосульфат натрия : соляно- или сернокислый раствор нейтрализуют избытком аммиака, подкисляют точным избытком уксусной кислоты, нагревают до кипения и вносят в кипящий раствор порошкообразный Na2S2O3 . После кипячения в течении 30 минут кадмий и элементная сера переходят в осадок . Из органических реагентов для осаждения CdS предложены тиоацетамид и тиокапролактам. При рН1-2 тиоацетамид гидролизуется с образованием сероводорода, который осаждает CdS ;при рН8 сначала образуются комплексы типа [CdTA]²⁺,[Cd(TA)2]²⁺ и [Cd(TA)4]²⁺ разлагающиеся при 90°С с выделением CdS.Кадмий осаждают в аммиачном растворе при кипячении ;для маскирования железа вводят тартрат .Тиокапролактам осаждают CdS в результате гидролиза при нагревании в щелочной среде .

2

Разработаны гравиметрические (а также фотометрические и кондуктометрические) методы определения кадмия в виде аналогичных четверных соединений ,в которых катионный комплекс кадмия с дипиридилом , пиперазином, фенотрулиномили , этилендиамином ассоциирован с анионом [Cr(SCN)4(C6H5NH2)2].В условиях определения кадмия осаждаются также Ag⁺ ,Cu⁺ ,Сu²⁺,Ni²⁺,Ti²⁺ и Zn²⁺.Наибольшая точность достигается при выделении из нейтральной или слабощелочной среды осадка [Cd(C2H8N2)2] * [Cr(SCN)4(C6H5NH2)2]2.Ионы Al³⁺ ,La³⁺ ,Th⁴⁺ ,Zr⁴⁺.

Таблица1.

Гравиметрические методы определения кадмия

Осадитель

Среда

Условия осаждения

Продолжительность отстаивания осадка

Промывная жидкость, количество промываний

Условия высушивания осадка

Весовая форма

Молекулярный вес

Фактор перерасчета

Температура,°С

продолжительность

n-анизидин

Нейтр

Кипячение

30 мин

Этанол

105-110

20 мин

Cd(NH2C6H4OCH3)2SO4

454,60

0,2473

антранилат натрия

рН=5.2

Кипячение

После охлаждения 1 час

Разбавленный водой раствор осадителя

105-110

30 мин

Cd(C6H4NH2COO)2

384,66

0,2922

бруцин -бромид

H2SO4 (1:5)

Без нагревания

1 час

Разбавленный водой раствор осадителя,5-6 раз,затем этанол +эфир(1:7)-8-10 раз

130-150

30 мин

H2[CdBr2] * [C21H20O2N2(CH3O)2]2

1223,1

0,0919

висмутол 2

Слабокислая

Нагревание

2-3 мин по охлаждении

Холодная вода

110-120

Cd(C8H5N2S3)2

562,91

0,1997

гидразид изоникотиновой кислоты+бензоат

Нейтр

Без нагревания

Неск минут

Разбавленный водой раствор осадителя,затем-то жес добавлением этанола-4 раза и эфир- 5 раз

Вакуум

[Cd(C6H7ON3)] (C6H5COO)2

491,79

0,2286

гидразин+иодид

Нейтр

Нагревание

До охлаждения

Разбавленный раствор осадитнля,затем этанол

110

1 час

[Cd(N2H4)2]J2

430,34

0,2612

диантипирилметан+бромид

H2SO4 (1:40)

Кипячение

1.5-3 часа

Разбавленный водой раствор осадителя,затем то же в 0.1N HCl-4-5 раз

110-120

H2[CdBr4] (C23H24O2N4)2

1210,95

0,0928

диантипирил-0-оксифенилметан

H2SO4

Без нагревания

2 часа

Разбавленный водой раствор осадителя 3-4 раза,затем этанол +эфир(1:7)

110-120

До постоянного веса

H2[CdBr4] (C29H28O3N4)2

1395,36

0,0806

диацетил-бис-(5-бромсалицилгидразон)

Нейтр

Кипячение

Фильтрование без отстаивания

Холодная вода

105

2 часа

CdC18H20O4N6Br2

656,62

0,1712

диацетил-бис-(салицилгидрозон)

Нейтр

Кипячение

То же

То же

105

2часа

CdC18H22O4N6

498,82

0,2254

2,2-дипиридил+роданид

рН=3-5

Нагревание

До охлаждения 3

Разбавленный водой раствор осадителя,затем абсолютный этанол+эфир(1:4)-4-5 раз и абсолютный эфир-3 р

Вакуум

5-10 мин

[Cd(C10H8N2)] (SCN)2

384,74

0,2921

Дифенилдитилофосфорная кислота

f N H2SO4

Без нагревания

Неск минут

Насыщенный раствор комплекса кадмия

80-90

До постоянного веса

Cd[(C6H5O)2PSS]2

675,02

0,1665

Диэтилдитиофосфат никеля

H2SO4 (1:5)

Без нагревания

1 час

То же

То же

Cd[(C2H5O)2PSS]2

482,85

0,2254

Купроен+иодид

Нейтр

Кипячение

До охлаждения

Разбавленный водой раствор осадителя,затем этанол 4-6 раз и эфир 3-4 раза

Вакуум

5-10 мин

[CdJ4] [Cu(NH2CH2CH2NH2)2]

803,86

0,1395

Карбонат калия

Нейтр

Кипячение

Длительное на водяной бане

Горячая вода

900-1000

До постоянного веса

CdO

128,40

0,8754

n-(меркаптоацетамидо)фенитол

рН=5.5-6.5

Нагревание

30 мин

Горячий этанол 4 раза

110

1 час

-

0,2111

меркаптобензотмазол(каптакс)

NH4OH

Без нагревания

До образования кристаллического осадка

Вода с добавлением NH4OH

110-120

30 60 мин

Cd(C6H4NS2)2

444,89

0,2527

молибдатаммонил

CH3COOH

Кипячение

2 часа

Теплая вода

120

До постоянного веса

CdMoO4

273,36

0,4127

β-нафтохинолин+иодид

2NH2SO4+ SO2

Охлаждение

20-30 минут

Разбавленный раствор осадителя 2-3 раза

70-80

То же

H2[CdJ4](C13H9N)2

980,53

0,1147

б)Титриметрия.

Эти методы определения основаны на предварительном выделении труднорастворимых простых или комплексных солей кадмия и на образовании им прочных, хорошо растворимых в воде или органических растворителей комплексных соединений.

В первой группе методов отделенный от раствора осадок растворяют, либо непосредственно титруют ,для чего используют методы нейтрализации( ацидиметрияили алкалиметрия)окисления-восстановления(броматометрия, иодатометрия ,иодометрия , перманганатометрия и др.)или осаждения (аргентометрия и пр.) .В частном случае титрования диэтилдитиокарбаматом образующийся осадок соединения кадмия служит индикатором для гетерометрического установления конечной точки. Вторая группа методов включает различные варианты комплексонометрического титрования с металлоиндикаторами. К этой же группе можно отнести экстракционное и фотометрическое титрование титрование с образованием комплесов кадмия, растворимых в органических экстрагентах.

В большинстве титриметрических методов точку эквивалентности устанавливают визуальным путем , но некоторые авторы используют для этой цели фотометрическую аппаратуру того или иного типа. Визуальными

4

методами обычно определяют n * 10 ⁰- n 10¹ мг, в некоторых микровариантах - n * 10^-1 мг Cd ; фотометрическое титрование позволяет определять n * 10² -n * 10^-3 мг Cd.

Титры рабочих растворов при различных методах определения зависят от используемых реакций и меняются в довольно широких пределах; для основных методах титрования они даны в таблице 2.

Таблица 2.

Метод титрования	Тируемое соединение кадмия	Титр,мг Cd /мл
Алкалиметрия Аргентометрия Ацидиметрия Броматометрия Иодатометрия Иодометрия Комплексонометрия Перманганатометрия Титрование ферроцианидом	Нтипирин-бромидный комплекс Ионы Cd+ Бруцин-иодидный комплекс Пиридин-роданидный комплекс Сульфид Гидроокись 8-оксихинолинат Β-нафтохинолин-иодидный комплекс Сульфид Антипирин-бромидный комплекс Арсенат Дифенилдитиофосфат Диэтилдитиофосфат Хромат Сульфид Ионы Cd2+ Оксолат Ионы Cd2+	5,620 5,620 2,810 5,620 5,620 5,620 1,405 5,620 2,810 1,405 5,620 1,405 5,620 1,8735 5,620 11,240 5,620 5,620

в)Комплексонометрия

Для массовых анализов при определении кадмия в качестве титранта чаще всего используют комплексон 3 .Константа нестойкости его комплекса с кадмием-3,46 * 10^-17(рК=16,46).В чистых растворах комплексонообразование начинается при рН 1,при рН 4,5 99,9% Cd переходит в комплекс.

При комплексонометрическом определении кадмия применяют как прямое, так и обратное титрование. Индикаторы для комплексонометрического определения кадмия и рН среды, в которой они применяются приведены в таблице 3.

5

Таблица 3.

Индикатор	рН
Метитимоловый синий Галлеин,глинцинтимоловый синий,нафтоловый фиолетовый,пирокатехиновый фиолетовый,эриохром черный Т Мурексид Бромпирогалловый красный Азоксин,ксиленоловый оранжевый Дитизон Диметилнафтидин,бензидин Пирогалловый красный	11,5-12,5 9-10 8-8,5 7-8 5-6 5,3 4,5 5