1.5.7 Вычисление результатов гравиметрических определений

Все расчеты в гравиметрии выполняются согласно закону эквивалентов.

1. Расчет результатов определения при анализе по методу выделения (%).

(2)

2. Расчет результатов анализа при прямом гравиметрическом определении по методу отгонки.

Содержание определяемого вещества вычисляют по увеличению массы поглотителя (%).

, (3)

где m(в.ф.) - масса весовой (гравиметрической) формы вещества, определяемого по увеличению массы поглотителя.

3. Расчет результатов анализа при косвенном определении по методу отгонки (%).

, (4)

где m(и.с.)_I - масса высушенного или прокаленного анализируемого вещества после удаления летучих определяемых компонентов.

4. Расчет результатов определения при анализе по методу осаждения.

Содержание определяемого вещества вычисляют в граммах или процентах. Соответственно

(5)

, (6)

где F - аналитический множитель (фактор) гравиметрического анализа.

Значение F находят по справочным таблицам. Оно представляет собой отношение

, (7)

где М(о.в.) - молярная масса определяемого вещества, г/моль;

М(в.ф.) - молярная масса весовой формы, г/моль;

а - стехиометрический коэффициент в уравнении реакции перед определяе- мым веществом;

в - стехиометрический коэффициент в уравнении реакции перед соединением весовой формы.

II гравиметрия урана

Гравиметрические (весовые) методы определения урана применяются для очень точных определений его содержания в соединениях; они основаны на осаждении его аммиаком, свободным от карбонатов, или пероксидом водорода:

2UO₂(NO₃)₂ + 6NH₄OH = (NH₄)₂U₂O₇ + 4NH₄NO₃ + 3H₂O, (8)

UО₂(NO₃)₂ + H₂O₂ + 2H₂O = UO₄·2H₂O + 2HNO₃. (9)

Полученные осадки, как правило, не имеют определенного состава; поэтому их прокаливают при ~900°С до стехиометрической (гравиметрической, весовой) формы – U₃O₈:

9(NH₄)₂ U₂O₇ = 6U₃O₈ + 2N₂ + 14NH₃ + 15H₂O, (10)

3UO₄·2H₂O = U₃O₈ + 2О₂ + 2H₂O. (11)

При определении урана весовой формой чаще всего является закись-окись урана (U₃O₈), которая получается путем прокаливания при температуре (800 – 950) °С диураната аммония, пероксида урана (надурановой кислоты), оксалата уранила и др.

Кроме U₃O₈ в качестве весовой формы, могут быть твердые остатки состава U ₂O₅2UO₃, U₂O₅ P₂O₇, получающиеся при прокаливании осадков соответственно аммонийуранилванадата и аммонийуранилфосфата, а также высушенный при температуре (110-130) °С осадок оксихинолята (оксината) уранила UO₂(C₉H₆ON)₂C₉H₆NОH.

II.1 Лабораторная работа. Гравиметрическое определение урана Цель работы – определение содержания урана в пробе раствора гравиметрическим методом.

Последовательность химических операций:

1. Осаждение урана гидроксидом аммония из раствора нитрата уранила, не содержащего углекислый газ, в присутствии нитрата аммония.

2. Прокалка на воздухе при температуре 900 С отфильтрованного и высушенного осадка диураната аммония.

Реактивы:

1. Исходное вещество – водный раствор нитрата уранила;

2. азотная кислота, концентрированная;

3. нитрат аммония, сухой (или 5 % -ный раствор нитрата

аммония);

4. нитрат аммония, 2 % -ный раствор;

5. гидроксид аммония, 5 % -ный раствор.

Ход работы:

Анализируемую пробу раствора азотнокислого уранила подкисляют концентрированной азотной кислотой 0(3-4) капли и кипятят на электроплитке для удаления углекислого газа.

Затем на каждые 100 мл раствора добавляют по (10-15) г сухого нитрата аммония (или 5 мл 5 %-го раствора нитрата аммония) и при перемешивании постепенно добавляют 5 % -ный раствор гидроксида аммония до отчетливого запаха аммиака, нагревают до кипения и кипятят не менее  5 минут для перехода осадка в легкофильтрующуюся крупнозернистую форму.

После окончания кипячения прибавляют еще небольшое количество раствора гидроксида аммония, дают осадку немного отстояться и фильтруют через бумажный фильтр «белая лента».

Осадок промывают 2 % -ным раствором нитрата аммония. Фильтр с осадком переносят во взвешенный фарфоровый тигель, высушивают, озоляют, прокаливают в муфельной печи при температуре (900-950) С в течение (1-1,5) часа. После этого тигель извлекают из печи, охлаждают, взвешивают, определяя массу закиси-окиси урана.

В выводе к работе необходимо указать какое количество урана было в анализируемой пробе раствора.