Аналитическая химия. Учебное пособие

Главная  ->  Образование  ->  Учебные материалы  ->  Пособие "Аналитическая химия"

Электронный читальный зал Поиск по сайту:



К оглавлению
К предыдущему разделу

5.8. ПРИМЕРЫ ПРАКТИЧЕСКОГО ПРИМЕНЕНИЯ МЕТОДОВ ГРАВИМЕТРИЧЕСКОГО АНАЛИЗА

Определение воды. Знание влажности пробы необходимо для точного расчета результатов анализа и содержания других компонентов. Помимо этого, вода входит в состав многих соединений в определенных стехиометрических соотношениях (в кристаллогидраты). Для определения воды разработаны прямые и косвенные методы.

В косвенных методах воду определяют по уменьшению массы пробы при обезвоживании нагреванием или путем выдерживания в эксикаторе с энергичным водоотнимающим веществом (Р2О5, концентрированная H2SO4 и др.). Метод дает правильные результаты, если при этом в пробе не происходит никаких других процессов, кроме удаления воды, т.е. проба не содержит других летучих веществ.

Для определения влажности пробу обычно выдерживают при температуре 105-1100С до постоянной массы. Стехиометрическая или кристаллизационная вода при этом удаляется не всегда, а обезвоживание некоторых веществ, например гидроксидов железа, алюминия и др., требует уже значительно более высокой температуры (700-8000С и выше). При определении влажности органических веществ часто используется нагревание в вакуумеИмеется в виду не абсолютный вакуум, а выдерживание в сосуде, из которого откачивают воздух. Остаточное давление в таком сосуде обычто составляет несколько миллиметров ртутного столба. при температуре ниже 1000С.

В прямых методах определения воды водяные пары поглощаются осушителем – специальным веществом, энергично поглощающим влагу (CaCl2, Mg(ClO4)2, и др.). Содержание воды определяется по увеличению массы осушителя, конечно, если он не поглощает других веществ, кроме воды.

Определение серы в растворимых сульфатах. Определение серы в веществах, содержащих растворимые сульфаты, основано на осаждении SO42- в виде BaSO4

Ba2+ + SO42- = BaSO4↓ .

Растворимость сульфата бария в воде мала (ПР=1,1∙10-10), следовательно, это соединение является подходящей осаждаемой формой при определении серы. При прокаливании BaSO4 не изменяется, поэтому он также является и гравиметрической формой, удовлетворяющей практически всем необходимым требованиям. Недостатком сульфата бария является склонность к образованию мелких кристаллов, что затрудняет его фильтрование. Поэтому при осаждении необходимо создавать условия, благоприятствующие образованию крупнокристаллических осадков (см. разд. 5.4). Важнейшим из этих условий является медленное прибавление осадителя, которое необходимо также и для получения более чистого осадка BaSO4. Повышение растворимости осадка в процессе его формирования для уменьшения степени пересыщения раствора относительно осаждаемого соединения, достигается добавлением небольшого количества HCl или повышением температуры.

Для получения гравиметрической формы прокаливание полученного осадка осуществляют при температуре 800-9000С. При более высоких температурах  BaSO4 разлагается:

BaSO4 = BaO + SO3↑.

Массу сульфат-иона (г) в анализируемой пробе находят по формуле

m = F mг.ф.,

где F = 0,4116 - фактор пересчета, mг.ф. – масса гравиметрической формы.

Определение кремниевой кислоты. Кремниевая кислота или ее соли входят в состав многих горных пород, руд и других объектов. При обработке горных пород или минералов кислотами в осадке остается кремниевая кислота с переменным содержанием воды. Если анализ начинается со сплавления пробы, гидратированная кремниевая кислота образуется при кислотном выщелачивании плава. Большинство элементов при такой обработке образует растворимые соединения, легко отделяются от осадка фильтрованием. Но разделение может быть неполным, т.к. гидратированная кремниевая кислота может частично проходить через фильтр в виде коллоидного раствора. Поэтому перед фильтрованием осадок кремниевой кислоты стремятся полностью дегидратировать выпариванием с HCl. При прокаливании кремниевая кислота переходит в безводный SiO2, который является гравиметрической формой. По его массе часто рассчитывают результаты анализа. Гидратированный диоксид кремния SiO2nH2O является отличным адсорбентом, поэтому осадок SiO2 оказывается загрязненным адсорбированными примесями. Истинное содержание диоксида кремния определяют путем обработки прокаленного осадка фтороводородной кислотой при нагревании, в результате чего образуется летучий SiF4:

SiO2 + 4 HF = SiF4 + 2H2O.

Убыль массы после обработки осадка фтороводородной кислотой равна содержанию SiO2  в пробе.

Определение железа и алюминия. При анализе силикатов, известняков, некоторых руд и других горных пород эти элементы часто определяют гравиметрическим методом в смеси с титаном, марганцем и фосфатом как сумму так называемых полуторных оксидов. Обычно после отделения кремниевой кислоты (см. выше) в кислом растворе проводят осаждение сульфидов (меди и других элементов), и в фильтрате после удаления сероводорода осаждают сумму полуторных оксидов аммиаком в аммиачном буферном растворе. Осадок гидроксидов промывают декантацией и переосаждают, после чего фильтруют, промывают и прокаливают. Прокаленный осадок содержит оксиды Fe2O3, Al2O3, TiO2, MnO2. Иногда анализ на этом заканчивается, т.к. бывает достаточным определить только сумму оксидов и не требуется установить содержание каждого компонента. При необходимости более детального анализа прокаленный осадок сплавляют с пиросульфатом калия для перевода оксидов в растворимые сульфаты, и после растворения плава определяют в растворе отдельные компоненты – железо титриметрическим или гравиметрическим методом, титан и марганецфотометрическим, фосфоргравиметрическим (марганец и фосфор анализируются обычно из отдельной навески). Содержание алюминия рассчитывают по разности. Прямое гравиметрическое определение железа в сумме полуторных оксидов основано на восстановлении Fe(III) сероводородом до Fe(II) и осаждении FeS в аммиачной средеВ растворе аммиака или в аммиачном буферном растворе. в присутствии винной кислоты как маскирующего агента. Осадок FeS растворяют в HCl, окисляют при нагревании азотной кислотой и осаждают Fe(OH)3 аммиаком. Анализ заканчивают взвешиванием Fe2O3, образующегося после прокаливания.

Определение калия и натрия. Гравиметрическое определение щелочных металлов относится к сравнительно сложным анализам, главным образом из-за высокой растворимости солей этих металлов. Калий и натрий могут быть определены один в присутствии другого, но нередко применяется и косвенный анализ: определяют сумму хлоридов или сульфатов этих металлов, затем содержание одного из них устанавливают экспериментально, а содержание другого рассчитывают по разности. Иногда используют метод определения суммарной массы хлоридов калия и натрия, а затем после обработки серной кислотой - суммарной массы их сульфатов. Если m1 –масса хлоридов, m2 – масса сульфатов, а ω – массовая доля (%) KCl в осадке хлоридов, то

,

откуда легко рассчитывается ω.

Калий в присутствии натрия может быть осажден в виде K2[PtCl6] или KClO4. В настоящее время дорогостоящие соединения платины для этой цели практически не применяют. Растворимость перхлората калия в воде резко уменьшается в присутствии органических растворителей. На практике часто проводят осаждение KClO4 в присутствии смеси равных частей н-бутанола и этилацетата. Гравиметрической формой является КClO4, высушенный при 350°С. Натрий в присутствии калия осаждается цинкуранилацетатом как тройной ацетат состава CH3COONa∙(CH3COO)2Zn∙3(CH3COO)2UO2, и это же соединение в виде воздушно-сухого осадка является гравиметрической формой.

Определение органических соединений. В гравиметрическом анализе органических соединений используется способность некоторых реагентов вступать во взаимодействие с функциональными группами (карбонильной, азо-, сульфо- и т.д). Таким образом, становится возможным анализировать целый класс веществ, имеющих данную группу. Например, метоксигруппу можно определить по схеме:

ROCH3 + HI = ROH + CH3I ,

CH3I + Ag+ + H2O = AgI + CH3OH + H+.

Гравиметрической формой является AgI, по массе которго рассчитывают результат анализа.

 

Решение типовых задач

 

К следующему разделу

К оглавлению


©  Н.Г. Домина, С.А. Зуйкова, А.И. Хлебников, Н.А. Чемерис

 


 

  

Рейтинг@Mail.ru