9.4 Визначення кальцію в карбонатах

Аналізована речовіна (карбонат кальцію) нерозчінна у воді. Тому, перш ніж почати аналіз, необхідно розчинити наважку в кислоті:

CaCO₃ + 2H²⁺ → Ca²⁺ +H₂O + CO₂↑. (9.4)

Для кількісного визначення Са²⁺ його осаджують у вигляді оксалату кальцію СаС₂О₄·Н₂О (сіль щавлевої кислоти Н₂С₂О₄). Осадження проводять розчином (NH₄)₂C₂О₄, який реагує з СаСl₂:

Са²⁺ + C₂О₄^2- + Н₂О → СаС₂О₄·Н₂О↓ . (9.5)

Схильність СаС₂О₄·Н₂О випадати у вигляді мілкокристалічного осаду, здатного проходити крізь фільтр, дуже ускладнює роботу з осадженою формою. Тому дотримання основної умови утворення досить крупнокристалічних осадів – проведення осадження з слабо пересиченого розчину – набуває дуже великого значення. Ця мета досягається при осадженні СаС₂О₄ не з нейтрального, а з кислого розчину.

Матеріали та обладнання:

Карбонат кальцію CaCO₃;

Соляна кислота, розбавлений розчин 1:1;

Оксалат амонію NH₄OH, 0,5 н. розчин;

Гідроксид амонію, 5%-вий розчин;

Нітрат срібла, 5%-вий розчин;

Нітратна кислота, 2 н. розчин;

Індикатор метиловий оранжевий;

Бюкс, тигель;

Терези аналітичні.

Порядок виконання роботи:

1. У склянку (ємністю 300 см³) з носиком помістити точну наважку карбонату кальцію з таким розрахунком, щоб вміст у ній кальцію становив приблизно 0,1 г. Прилити у склянку 5÷10 см³ дистильованої води і, накрити її годинниковим склом (для затримання крапельок рідини, що виносяться газами, які виділяються при розчиненні наважки).

2. Трішки піднявши скло, обережно, по стінці склянки, влити за допомогою піпетки краплями розведену (1:1) соляну кислоту. Після додавання кожної краплі плавними круговими рухами слід перемішувати вміст склянки.

3. Коли весь осад розчиниться, змити струменем води з промивалки бризки рідини зі скла в склянку. Розчин розбавити водою приблизно до 100 см³ і додати до нього ще 5 см³ розведеної (1:1) соляної кислоти, 35 см³ 0,5 н розчину оксалату амонію і 1÷3 краплі індикатора метилового оранжевого.

4. Вміст склянки нагріти до 70÷80 °С і додати до нього повільно по краплях з бюретки (1÷2 краплі в секунду) при постійному перемішуванні 5%-вий розчин NH₄OH. Додавати гідроксид амонію слід до зникнення рожевого забарвлення розчину (перехід до ледь помітного на фоні білого осаду жовтого забарвлення розчину), після чого осад залишити у спокої до повного відстоювання (можна навіть залишити до наступного дня).

5. Відстояну прозору рідину декантувати через щільний фільтр (синя стрічка), після чого 3 рази промити осад декантацією. В якості промивної рідини краще використовувати 0,5 н. розчин (NH₄)₂C₂О₄, розведений водою в 5-6 разів. Після закінчення декантації осад кількісно перенести на фільтр і промивати до практично повного видалення йонів С1^- (тобто до тих пір, поки 5 см³ фільтрату, підкисленого 2 н. розчином HNО₃, щоб уникнути утворення осаду Ag₂C₂О₄, не перестануть давати муть з розчином AgNO₃).

6. Промитий осад підсушити в сушильній шафі. Поки відбувається підсушування, слід підготувати тигель. Щоб уникнути поглинання прожареним осадом СаО водяної пари і СО₂ з повітря, необхідно або зважувати його дуже швидко, або зважувати тигель в герметично закритому кришкою бюксі. В останньому випадку потрібно, звичайно, зважувати в тому ж бюксі і порожній тигель при висушуванні його до постійної маси.

7. Підсушений осад разом з фільтром перенести в тигель і, помістивши останній на кільце штатива, обвуглити фільтр на маленькому полум'я пальника. Після цього деякий час обережно прожарювати тигель з осадом (необхідно дуже повільно підвищувати температуру, щоб уникнути розкидання осаду внаслідок занадто бурхливого виділення газів СО₂ і СО та парів води).

8. Надалі нагрівання потрібно посилити. Після вигоряння залишків фільтру, перенести тигель з осадом в муфельну піч і прожарювати його там близько 1 год. Після чого охолодити тигель з осадом в ексикаторі і зважити на аналітичних терезах (як було вказано в п.6).

9. Повторні прожарювання (близько півгодини) продовжують до отримання постійної маси, що досягається не відразу, тому що оксалат кальцію є однією зі сполук, які найбільш важко розкладаються.

10. Розрахувати вміст СаО в карбонаті кальцію. Отриманий результат порівнюють з теоретично обчисленим відсотковим вмістом кальцію в досліджуваній сполуці.

Література

1. Годовская, К.И. Технический анализ [Текст]: Ученик / К.И. Годовская, Л.В. Рябина, Г.Ю. Новик, М.М. Гериер. - 2-е издание, перераб. и доп. - Москва: «Высшая школа», 1972. - 488с.

2. Грошев, А.П. Технический анализ [Текст]: Учебник / А.П. Грошев. - Москва: Госхимиздат, 1953. - 520с.

3. Золотов, Ю.А. Основы аналитической химии. Практическое руководство [Текст]: Учеб.пособие для вузов / В.И. Фадеева, Т.Н. Шеховцова, В.М. Иванов и др.; Под ред. Ю.А. Золотова. - М.: «Высшая школа», 2001. - 463с.

4. Кельман, Ф.Н. Методы анализа при контроле производства серной кислоты и фосфорних удобрений [Текст]: Учебник / Ф.Н. Кельман, Е.Б. Бруцкус, Р.Х. Ошерович. - Москва: Госхимиздат, 1963. - 352с.

5. Крашенинников, С.А. Технический анализ и контроль в производстве неорганических веществ [Текст]: Ученик / С.А. Крашенинников, А.Г. Кузнецова, В.П. Султанова и др. - Москва: «Высшая школа», 1968. - 240с.

6. Крашенинников, С.А. Технический анализ и контроль в производстве неорганических веществ [Текст]: Ученик / С.А. Крашенинников, А.Г. Кузнецова, В.П. Султанова и др. Под ред. проф. Н.С. Торочешникова – 3-е издание, перераб. и доп. – Москва: «Высшая школа», 1986. - 280с.

7. Писаренко, В.В. Основы технического анализа [Текст]: Ученик / В.В. Писаренко, Л.С. Захаров. – М.: Высшая школа.–1972.–280с.

8. Позин, М.Е. Руководство к практическим занятиям по технологи неорганических веществ [Текст]: Ученик / Под ред. проф. М.Е. Позина. - 4-е издание, перераб. и доп. - Ленинград: «Химия», 1980. - 368с.

9. Позин, М.Е. Руководство к практическим занятиям по технологи неорганических веществ [Текст]: Ученик / М.Е. Позин, Б.А. Копылев, Е.С. Тумаркина; Под общ. ред. проф. М.Е. Позина. - 2-е издание, перераб. и доп. - Ленинград: ГНТИ химической литературы, 1963. - 376с.

10. Скуг, Д. Основы аналитической химии. Том 1,2 [Текст]: Ученик / Д. Скуг, Д. Уэст; перевод с англ. Е.Н. Дороховской, Г.В. Прохоровой; под ред. Ю.А.Золотова. Москва: «Мир», 1979. -480с.

11. Торочешников, Н.С. Технический анализ и контроль в производстве неорганических веществ [Текст]: Ученик / Под ред. проф. Н.С. Торочешникова. - 2-е издание, перераб. и доп. - Москва: «Высшая школа», 1976.-344с.

12. Шварценбах, Г. Комплесонометрическое титрование [Текст]: Ученик / Г. Шварценбах, Г. Флашка; перевод с немецкого Ю.И. Вайнштейн. - Москва: «Химия», 1970. - 360с.

13. Яворський, В.Т. Загальна хімічна технология [Текст]: Підручник / В.Т. Яворський, Т.В. Перекупко, З.О. Знак, Л.В. Савчук. - 2-ге видання. - Львів: Видавництво Національного університету «Львівська політехніка», 2009. - 552с.

3

3