WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |

К высушиванию прибегают тогда, когда при прокаливании получаются вещества неизвестного стехиометрического состава. В большинстве случаев для получения гравиметрической формы осадки прокаливают при определенной температуре в муфельной печи.

Температура, необходимая для получения желаемого продукта, зависит от природы осадка. Если химический состав осаждаемой формы при переходе его в гравиметрическую не изменяется, то прокаливают при сравнительно невысокой температуре, при которой озоляется фильтр, удаляется вода и летучие компоненты промывной жидкости. Например, осажденнъй ВаSOможно прокалить при 9000С. При очень высокой температуре он может частично диссоциировать на оксид бария и летучий SO3. Если превращение осадка в гравиметрическую форму сопровождается изменением химического состава, то требуется высокая температура. Например, для превращения гидроксидов железа, алюминия или кремниевой кислоты в оксиды необходима температура 1000-11000С. При прокаливании осадка MgNH4PO4 вода и аммиак удаляются при 100 0C, а превращение его в гравиметрическую форму Mg2P2Oпротекает при 900°С.

Необходимый интервал температур и соответствующий ему состав осадка определяют с помощью термовесов. Этот прибор фиксирует изменение массы вещества при медленном повышении температуры до 10000С. Кривая этой зависимости называется термогравиграммой. Она может иметь сложный вид.

Например, оксалат кальция в зависимости от температуры претерпевает ряд изменений. При 135° С удаляется адсорбированная вода, а моногидрат разлагается до оксида по схеме:

СаС2О4 ·Н2О СаС2О4 СаСО3 СаО 135° 226-398° 478-635° 800-При температурах, лежащих между указанными интервалами, состав осадка смешанный и расчет количества вещества невозможен.

Следовательно, аналитик должен соблюдать строго определенный для каждого осадка интервал температур и знать соответствующий ему состав вещества.

Во время прокаливания могут протекать побочные процессы:

восстановление, окисление, улетучивание части вещества вследствие его разложения. Эти процессы необходимо предвидеть и предотвратить созданием необходимых условий.

Гравиметрическая форма должна быть устойчивой во время аналитических операций и при хранении.

2.8. Взвешивание гравиметрической формы 1. Высушивают осадок на фильтре в воронке на воздухе или в сушильном шкафу при температуре 80-1000С до слегка влажного состояния.

Пересушивание недопустимо по причине возможных потерь осадка вследствие разрыва фильтра при закладке его в тигель. Кроме того, пересушенный фильтр воспламеняется при озолении, что недопустимо. В случае пересушивания фильтр и осадок смачивают 2-3 каплями воды.

2. Прокаливают пустой фарфоровый тигель в муфельной печи при тем пературе, необходимой для прокаливания осадка, до постоянной массы. Тигель не должен содержать трещин и дефектов краев. Его нельзя мыть перед прокаливанием во избежание его разрушения Прокаленный в течение 30-минут тигель переносят в эксикаторе в весовую комнату, охлаждают до температуры окружающего воздуха и взвешивают на аналитических весах. Эти операции повторяют до тех пор, пока масса пустого тигля не будет отличаться от предыдущей более чем на 0,1 - 0,2 мг. Последнюю массу считают постоянной.

3. Переносят фильтр с осадком в тигель и постепенно обугливают фильтр и озоляют на горелке или в муфельной печи (З00°С).

4. Прокаливают осадок при необходимой температуре до постоянной массы. Время первого прокаливания - 30-40 минут, последующих -20 минут.

Время охлаждения зависит от температуры окружающего воздуха.

Оно должно быть постоянным и строго одинаковым при повторных операциях.

5. При взвешивании сначала нагружают гирьки, а затем вынимают из эксикатора и ставят на чашку весов тигель. Порядок разгрузки обратный. Масса осадка считается постоянной, если она отличается от предыдущей не более, чем на 0,1 - 0,2 мг.

2.9. Расчет количества определяемого вещества В гравиметрическом анализе рассчитывают:

1) величину навески для анализа;

2) количество осадителя;

3) количество кислоты для создания требуемого рН среды;

4) объем и концентрацию промывной жидкости;

5) количество возможных потерь при промывании;

6) количество определяемого вещества и массовую долю.

Первые пять относят к предварительным ориентировочным расчетам последний - должен быть выполнен с допустимой точностью.

Зная состав гравиметрической формы осадка и его точную массу, проводят расчет количества определяемого вещества с учетом стехиометрических коэффициентов, связывающих гравиметрическую и определяемую формы.

Состав определяемого вещества иногда совпадает с составом гравиметрической формы. Например, кремниевую кислоту в силикатах определяют и взвешивают в форме SiO2. В этих случаях процентное содержание определяемого вещества в анализируемом образце рассчитывают по формуле:

(m SiO2) = 100%, (1) ma где m(SiO2) –масса гравиметрической формы, г;

ma – масса абсолютно-сухой навески анализируемого образца, г.

Чаще всего определяемый компонент является составной частью взвешиваемой массы (например, барий – в BaSO4, магний – в MgP2O7). В этих случаях нужен пересчет массы гравиметрической формы на определяемую.

При единичных стехиометрических коэффициентах, как в случае бария, масса определяемого элемента (mопр) так относится к массе гравиметрической форме (mгр), как относятся их молярные массы:

mопр Mопр М Ba( ) =, (m Ba) mгр(BaSO)= (2) 4 (3) mгр Mгр М BaSO( ) В примере с магнием учитывают стехиометрию:



M2 (Mg) (m Mg) mгр(Mg P22 O7)= (4) (M Mg P22 O7) При определении массы Fe3O4 по массе Fe2O3 рассчитывают таким образом:

M2 (Fe O43 ) (m Fe O43 ) mгр(Fe O32 )= (5) M3 (Fe O32 ) Второй член в уравнениях (3-5) называется фактором пересчета или гравиметрическим фактором (F). Его физический смысл: он показывает, какому количеству определяемого вещества соответствует 1 г гравиметрической формы. Общая формула для расчета массы определяемого вещества по гравиметрической массе:

mопр = mгр·F (6) Общая формула для расчета процентного содержания определяемого компонента в анализируемом образце:

mопр Fm гр % = 100 = (7) mа ma Чем меньше величина F, тем точнее анализ. На практике редко используют осадки с небольшой молярной массой.

При одной и той же потере осадка MgO и Mg2P2O7 потеря магния при его определении будет больше в первом случае, т.к.:

(M Mg) M2 (Mg) F1 = F2 = больше чем, (8) (M MgO) (M Mg P22 O7 ) Величина F должна содержать четыре значащие цифры, например:

MX MX опр опр F1 = =,0 07745 F2 = =,1 или MY MY гр гр 2.10. Метрологическая оценка результатов анализа Для оценки воспроизводимости и точности результатов проводят ряд анализов одного и того же образца. С помощью Q- критерия исключают результаты, наиболее отличающиеся от остальных результатов анализа. Далее X( ) рассчитывают среднее арифметическое ряда определений, стандартное отклонение (S), величину доверительного интервала (P = 0,95) и доверительные границы среднего, в которых с заданной вероятностью должно находиться действительное значение.

X( ) Для оценки правильности результата анализа сравнивают значение с известным значением (х), находят абсолютную и относительную ошибки, X( решают вопрос о природе погрешности, сравнивая - х) с величиной случайной ошибки.

В связи с длительностью и трудоемкостью гравиметрического анализа и невозможностью его повторения математическую обработку результатов проводят по данным, полученным группой студентов, если анализируется одно и то же вещество. Этот прием называется рандомизацией.

3. ПРАКТИЧЕСКИЕ РАБОТЫ 3.1. Анализ силиката Цель работы – овладеть техникой гравиметрического определения компонента, входящего в состав сложного объекта.

Сущность работы. Силикаты – сложные природные или искусственные объекты, основу которых составляют кислородсодержащие соединения кремния. В состав силикатов входят различные элементы периодической системы в виде сложных солей. Число определяемых компонентов зависит от цели анализа. Анализ трудоемок, так как связан с операциями сплавления и разделения компонентов. В настоящем указании описано определение SiO2 и адсорбированной воды (или гигроскопической влаги).

Выданный образец силиката тщательно растирают в агатовой ступке агатовым пестиком до дисперсности пудры. Для анализа берут одну за другой две различные по массе навески, и определение влажности проводят параллельно с определением SiO2.

3.1.1. Определение гигроскопической воды Приборы: весы технические и аналитические, термостат.

Посуда: бюкс с притертой крышкой, часовое стекло, лопаточка, кисточка, эксикатор.

Методика выполнения работы: Для определения влажности берут навеску растертого силиката, близкую по массе к одному грамму. Чистый пустой бюкс предварительно взвешивают на технических весах. Открывают крышку, кладут ее “боком” на бюкс и ставят его на 1 час в сушильный шкаф при температуре 105-110 0С.

Высушенный бюкс закрывают крышкой, ставят в эксикатор и переносят в весовую комнату. После охлаждения до комнатной температуры бюкс взвешивают на аналитических весах. Сначала нагружают гирьки, затем вынимают бюкс из эксикатора, открывают и снова закрывают его крышкой для выравнивания давления, и взвешивают бюкс. Для доведения массы бюкса до постоянной достаточно одного часа высушивания.

После взвешивания в бюкс тотчас переносят навеску с помощью кисточки (пера) и взвешивают бюкс с навеской с точностью до 0,1- 0,2 мг.

По разности масс бюкса с силикатом и пустого находят величину навески для определения влажности. Переносят бюкс в эксикаторе в лабораторию, ставят бюкс в сушильный шкаф и высушивают в течении часа при температуре 105 -110 С. Крышка расположена также, как и в случае высушивания пустого бюкса.

Затем бюкс вынимают, закрывают крышкой и в эксикаторе переносят в весовую комнату. После охлаждения бюкс опять взвешивают. Операции повторяют до получения постоянной массы силиката, причем масса при последнем взвешивании может отличаться от предыдущей на 0,1- 0,2 мг.

Масса высушенного образца находится по разности между постоянными массами бюкса с силикатом и пустого бюкса. Процентное содержание адсорбированной воды рассчитывают по формуле:

- mm в. ас H( O) = 100% 2, (9) mв.с.

где mв.с. - масса навески воздушно-сухого силиката, г;

mа - масса навески абсолютно-сухого силиката, г.

Оттого, с какой погрешностью определена влажность, зависит точность определения оксида кремния в силикате.

3.1.2. Определение SiO2 в силикате Большинство силикатов не растворяется в кислотах, поэтому их сначала сплавляют, а затем разлагают слав водой и кислотой (выщелачивают). Чаще всего для этого используют разбавленную хлористоводородную кислоту. После такого разложения сплава образуется кремниевая кислота, которая из пересыщенного раствора не выделяется в мономерном состоянии, а претерпевает процесс конденсационной полимеризации. Полимерные частицы кремниевой кислоты в кислой среде агрегируют.





Чем выше степень обезвоживания, тем выше степень полимеризации, тем полнее выделяется кремниевая кислота из раствора. Степень полимеризации увеличивается в присутствии желатина. Одновременно происходит отделение ее от остальных компонентов силиката. В фильтрате может оказаться небольшое количество кремниевой кислоты в мономерной форме, которую определяют фотометрическим методом.

Точность определения должна быть 0,1- 0,2 %.

Приборы: муфельная печь, весы аналитические и технические.

Реактивы:

Карбонат натрия безводный (плавень) Хлористоводородная кислота ( = 1,12) Желатин, 1 % - ный раствор Тиоцианат аммония, 10 % - ный раствор Посуда общая: Посуда индивидуальная:

Ступка фарфоровая с пестиком Ступка агатовая с пестиком.

(большая). Платиновый тигель.

Фарфоровая чашка (большая). Часовое стекло (маленькое).

Колба емкостью 1-2 л. Лопаточка, перо, кисточка.

Бани водяные на 10-12 проб. Стеклянная лопаточка.

Щипцы с платиновыми Часовое стекло (по диаметру чашки).

наконечниками. Чашка фарфоровая.

Подставки с гнездами Палочка литая с оплавленными для чашек. концами (короткая).

Цилиндры на 10 мл – 4 шт. Стаканчики на 50-100мл - 2 штуки.

Мензурки (цилиндры) Пипетка – капельница.

на 50 или 100 мл – 2 шт. Промывалка с капиллярным носиком.

Пробирки – 2-3 шт. Мерная колба на 250 мл.

Эксикатор (большой). Воронка.

Фильтр с розовой лентой.

Тигель фарфоровый.

Маленький эксикатор.

Методика определения силиката:

Сплавление. Силикат сплавляют с пятикратным количеством безводного карбоната натрия, который предварительно хорошо растирают в фарфоровой ступке. Для сплавления взвешивают 3 грамма соды на технических весах (в пробирке, стаканчике, на кальке). Взвешивают часовое стекло сначала на технических, а затем на аналитических весах. На часовом стекле берут навеску силиката, близкую по массе к 0,5 г, с точностью до 0,1-0,2 мг. Покрывают дно платинового тигля примерно 1/4 - 1/3 частью соды и переносят в него количественно навеску силиката, омывая часовое стекло содой. Высыпают почти всю соду в тигель, оставляя совсем незначительную часть ее (0,03 г).

Перемешивают силикат с плавнем в тигле стеклянной лопаточкой и омывают последнюю остатком карбоната натрия, высыпая его ровным слоем на поверхность смеси силиката с содой в тигле. Тигли берут щипцами с платиновыми наконечниками и ставят в муфельную печь с температурой 500600°С, а затем увеличивают температуру до 1000-1200°С. Нельзя допускать бурного вскипания соды и разбрызгивания силиката на стенки тигля, на которых он может остаться не разложенным. Сплавление длится 30-40 минут при 1000-1200°С. Конец сплавления определяют по прекращению выделения СО2 и жидкому состоянию плава. После этого тигель вынимают, слегка наклоняя его в разные стороны, распределяя плав по стенкам, затем 3 раза погружает тигель в вертикальном положении примерно на 2/3 части его в холодную дистиллированную воду, налитую в большую чашку.

При таком способе охлаждения в застывшем плаве появляется микротрещины и он легче извлекается из тигля. Ставят тигель в индивидуальную фарфоровую чашку, наливают в него 2-3 мл горячей воды, дают плаву остыть, чтобы можно было взять руками тигель в том месте, где расположен застывший плав.

Платина - очень мягкий металл, легко деформируется портится,, поэтому требует осторожного обращения.

Выщелачивание. Задача аналитика - количественно извлечь плав из тигля и перенести его в чашку. Сначала извлекают растворимую часть плава горячей водой, наливая ее несколько раз порциями по 2-3 мл и способствуя механическому извлечению плава оплавленной короткой палочкой. Раствор из тигля переносят в чашку по палочке, прикасаясь к ней краем тигля. Кусочки плава переносят в чашку палочкой, его остатки в тигле растворяют в кислоте, прибавляя ее по каплям, и очень осторожно выливают раствор силиката по палочке в чашку, последнюю прикрывают вогнутой стороной часового стекла, чтобы не было значительных потерь раствора вследствие выделения углекислого газа. Тигель омывают кислотой со всех сторон до тех пор, пока раствор ее не перестанет окрашиваться в желтый цвет. Если основную массу плава не удается извлечь механически, то тигель кладут на бок в чашку, наливая в нее столько кислоты (по стенке чашки под стеклом), чтобы тигель был погружен хотя бы наполовину, и оставляют его до полного растворения.

Если реакция прекращается, то подливают еще кислоты. После этого палочкой вынимают тигель, омывают водой сначала внешние стенки, а затем, держа его пальцами, обмывают внутри, количественно извлекая плав. На стенках тигля не должны оставаться частички кремниевой кислоты, которые бесцветны и плохо заметны.

Плав продолжают растворять в чашке, надавливая на его частицы палочкой. Последнее необходимо делать потому, что кремниевая кислота обволакивает частицы плава, препятствуя проникновению внутрь растворителя.

После полного прекращения выделения СО2 растворение считают законченным. Общий объем раствора должен составлять не менее 2/3 объема чашки. Раствор, содержащий золь кремниевой кислоты, должен иметь желтозеленый цвет и не должен содержать песка на дне, свидетельствующего о плохом сплавлении.

Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |










© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.