Г. Б. Слепченко Кандидат химических наук, доцент Сибгму
жүктеу/скачать 2,27 Mb.
|
Titrimetria
- Бұл бет үшін навигация:
- Минерализация
| Перекристаллизация из насыщенных растворов широко применяется для очистки твердых реактивов. Для этого очищаемое вещество растворяют в малом объеме горячей воды, стараясь получить насыщенный при данной температуре раствор. Затем его отфильтровывают через воронку для горячего фильтрования и фильтрат быстро охлаждают. При этом часть вещества выделяется из раствора в виде кристаллов, а растворенные примеси остаются в маточном растворе. Отделив кристаллы от раствора фильтрованием, получают чистое вещество. Отфильтрованные кристаллы помещают между листами фильтровальной бумаги, а затем сушат на воздухе. В некоторых случаях перекристаллизацию проводят дважды – это повышает степень очистки, но выход вещества при этом уменьшается.
Иногда для очистки твердых веществ проводят возгонку, или сублимацию. Подвергают этой операции вещества, которые обладают способностью при нагревании испаряться, не плавясь (йод, сера, хлорид аммония и др.). При охлаждении пары таких веществ переходят в твердое состояние, минуя жидкую фазу. Простейшее приспособление для возгонки показано на рис. 1.5. Стакан 2, содержащий очищаемое вещество 3, помещают на песочную баню 4 и накрывают сверху часовым стеклом 1 выпуклой стороной вниз. На стекло наливают холодную воду или кладут кусочки льда. Баню нагревают. При этом вещество возгоняется, а пары его конденсиру-
Не следует выпаривать жидкость полностью: 10-15 % от первоначально взятого объема ее должно оставаться в колбе. Новую порцию жидкости можно наливать лишь тогда, когда колба немного остынет. Вещества, которые при нагревании разлагаются или претерпевают какие-либо другие изменения, перегоняют при уменьшенном давлении – под вакуумом. Умеренный вакуум может быть достигнут при использовании водоструйного насоса, присоединяемого к установке для перегонки. Главное условие успеха этой операции – полная герметичность аппаратуры. Поэтому перегонка (дистилляция) применяется для очистки жидких веществ от нелетучих примесей; основана на том, что жидкость нагревают до температуры кипения и пар ее отводят по газообразной трубке в другой сосуд. Охлаждаясь, пар конденсируется, а нелетучие примеси остаются в перегонной колбе. Прибор для перегонки показан на рис. 1.6. Жидкость помещают в колбу Вюрца 1 – круглодонную колбу с длинной шейкой, от которой отходит отводная трубка. Горло колбы Вюрца плотно закрывают пробкой с вставленным в нее термометром 2; при этом резервуар со ртутью должен быть на уровне отверстия отводной трубки. Конец отводной трубки через плотно подогнанную пробку вставляют в холодильник Либиха 3, на другом конце которого укрепляют аллонж 4. Суженный конец аллонжа опускают в приемник 5. Нижний конец рубашки холодильника подсоединяют с помощью резинового шланга к водопроводному крану, а от верхнего конца делают отвод в раковину для слива. Рубашка холодильника всегда должна быть заполнена водой. Колбу Вюрца и холодильник закрепляют в отдельных штативах. Жидкость в колбу наливают через воронку с длинной трубкой, заполняя перегонную колбу на 2/3 ее объема. Для равномерного кипения помещают на дно колбы несколько кипелок – стеклянных капилляров, запаянных с одного конца. Закрыв колбу, подают воду в холодильник и нагревают жидкость в колбе. Нагрев можно вести на газовой горелке, электрической плитке, водяной, песочной или масляной бане – в зависимости от температуры кипения жидкости. Легковоспламеняющиеся и горючие жидкости (спирт, эфир, ацетон и т. д.) ни в коем случае нельзя нагревать на открытом огне во избежание несчастных случаев: следует пользоваться только водяной или другой баней. Лучше всего использовать приборы, собранные на шлифах. Высокий вакуум создают с помощью специальных вакуумных насосов и используют для перегонки сравнительно редко. Для очистки как твердых, так и жидких веществ успешно применяется экстракция. Для экстрагирования твердых веществ можно использовать органические и неорганические растворители. К последним относятся вода и водные растворы кислот, щелочей и различных солей. Экстрагирование твердых веществ подобными растворителями называется выщелачиванием. Для выщелачивания к твердому веществу добавляют нужный растворитель, смесь перемешивают и дают жидкости отстояться, после чего сливают ее через воронку с фильтром в приемник. Выщелачивание повторяют с новой порцией растворителя, и так до тех пор, пока не будет отрицательной качественная проба на извлекаемое вещество. Для очистки и разделения жидкостей используют органические растворители. Экстрагирование проводят в специальных аппаратах – экстракторах или часто – в делительных воронках. Сведения о других методах очистки реактивов можно найти в руководствах по технике лабораторных работ. 1.5. Разложение пробы и приготовление раствора для анализа Растворение В подавляющем большинстве случаев химический анализ предполагает предварительное переведение исследуемого вещества в раствор. Выбор способа разложения анализируемой пробы зависит от природы вещества, метода его определения после растворения и от ряда других обстоятельств. Во всех случаях следует выбирать такой способ разложения, который был бы наиболее быстрым, простым и не вызывал побочных эффектов – потерь анализируемого вещества вследствие газовыделения (H2S, СО2, SiF4, NH3 и др.), образования малорастворимых соединений (PbC12, CaSO4, H2SnО3 и т. д.) или соединений, препятствующих определению элемента (так, алюминий нельзя количественно осадить аммиаком в присутствии хотя бы небольших количеств фторид-ионов). При выборе способа разложения пробы следует также помнить о чистоте реактивов, которые при этом будут использоваться. При растворении следует стремиться к тому, чтобы вещество растворилось полностью, независимо от того, полный или неполный анализ требуется провести. Многие неорганические соли и некоторые органические соединения хорошо растворяются в воде, подкисленной минеральными кислотами, чтобы предотвратить гидролиз (соли железа, висмута и др.). Органические соединения хорошо растворяются в органических растворителях – спирте, ацетоне, хлороформе и др. Большинство металлов и сплавов, а также оксидов, карбонатов, сульфидов и др. растворяется в разбавленных или концентрированных кислотах. Выбор кислот осуществляется на основании химических свойств растворяемых веществ. Так, сплавы и оксиды железа лучше растворять в хлороводородной (соляной) кислоте вследствие склонности Fe (III) к образованию хлоридных комплексов; хром и алюминий не растворяются в азотной кислоте из-за образования на поверхности пассивирующей оксидной пленки и т. д. Растворение проводят обычно в стакане при нагревании на водяной или песочной бане или на плитке. Нельзя допускать кипения и разбрызгивания жидкости. При растворении стакан накрывают часовым стеклом, которое по окончании растворения обмывают из промывалки небольшим объемом воды. Не всегда растворение происходит полностью и заканчивается получением прозрачного раствора. Часто, особенно при анализе природных объектов, остается нерастворенная часть. При растворении руд это может быть диоксид кремния SiO2 (серовато-белого цвета), при растворении металлов и сплавов – сера (грязно-желтого или темного цвета, часто на поверхности), графит, карбиды, кремниевая и вольфрамовая кислоты (темного или серого цвета) и т. д. Если в таком остатке имеются частицы, которые хрустят при надавливании стеклянной палочкой, растворение не считается законченным. Для полного растворения пробы полученный раствор разбавляют горячей водой и фильтруют осадок через бумажный фильтр. Фильтр промывают горячей водой, помещают с осадком в тигель, подсушивают, озоляют, а остаток сплавляют с одним из плавней, после чего он легко растворяется. Сплавление Сплавление часто не только завершает стадию растворения труднорастворимых объектов, но и является самостоятельной операцией, применяемой для переведения в раствор ряда образцов. После сплавления получаются новые соединения, которые, в отличие от исходных, обычно полностью растворяются в воде или кислотах. Вещества или смеси веществ, которые добавляют к образцу для сплавления, называют плавнями; они бывают щелочными и кислыми. К щелочным плавням относят карбонаты, гидроксиды, пероксиды, бораты, к кислым – пиросульфаты, гидросульфаты, кислые фториды. Иногда используют плавни с окислительными свойствами – Na2О2, смесь Na2CО3 с NaNО3 и др. Выбирают плавни в зависимости от состава пробы и от метода анализа. Сплавление проводят в тиглях – чаще всего платиновых, но иногда в фарфоровых, железных, никелевых и др. Температура сплавления зависит главным образом от состава плавня и может изменяться от 400-500 до 1200 °С. Сплавление – операция, требующая от химика некоторого навыка. Чтобы оно прошло успешно, необходимо знать и соблюдать общие правила разложения пробы сплавлением. Прежде всего, тонко измельчают образец, растирая его в агатовой ступке; от степени измельчения сильно зависит успех операции. Затем на технических весах взвешивают плавень: обычно его берут в 5-25-кратном избытке по отношению к навеске пробы (указывается в прописи). Часть взвешенного плавня помещают на дно тигля (так называемая подстилка). Затем берут навеску анализируемого образца и стеклянной палочкой перемешивают ее с основной массой оставшегося плавня; эту смесь помещают в тигель на подстилку, а палочку очищают остатком плавня, который также помещают в тигель сверху, не перемешивая с нижними слоями. Тигель должен быть заполнен смесью не больше, чем наполовину. Его ставят в муфельную печь и нагревают вначале очень медленно, чтобы не было разбрызгивания из-за выделения паров воды или газов. Затем постепенно повышают температуру до требуемой (дается в прописи) и выдерживают при этой температуре 20-30 мин, иногда до1-2 ч. Момент окончания сплавления определить трудно. Обычно признак завершения сплавления – образование прозрачного плава. По окончании сплавления горячий тигель берут щипцами и осторожно вращают так, чтобы плав распределился тонким слоем по стенкам. Затем тигель охлаждают и плав выщелачивают: наливают воды на 1/3 объема тигля и осторожно подогревают, не доводя до кипения. В большинстве случаев после этого плав легко отделяется от стенок при помощи стеклянной палочки. Помещают плав в фарфоровую чашку, где растворяют его в воде при нагревании, иногда добавляя немного хлороводородной или серной кислоты. Раствор в чашке должен быть совершенно прозрачным. Если при надавливании стеклянной палочкой обнаруживаются хрустящие частицы, сплавление следует считать неполным. Тогда берут новую навеску и повторяют сплавление, увеличив температуру и продолжительность операции. Минерализация Анализу многих природных и технических веществ предшествует стадия так называемой минерализации, т. е. окисления органической составляющей до СО2 и Н2О. Для этой цели используют различные методы, чаще всего озоление, которое можно разделить на сухое и мокрое. жүктеу/скачать 2,27 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|