Гравиметрический анализ: Практическое пособие

М И Н И СТ Е РСТ В О О Б РА ЗО В А Н И Я РО ССИ Й СК О Й Ф Е Д Е РА Ц И И В О РО Н Е Ж СК И Й ГО СУ Д А РСТ В Е Н Н ЫЙ У Н И В Е РСИ Т Е Т

Г РА ВИ М ЕТ РИ Ч Е С К И Й

АН АЛИ З

П ракт и ч ес ко е по с о би е по с пеци ально с т ям 011000 – Х и м и я, 011600 - Б и о ло ги я

В оронеж 2005

2 У т верж дено науч но - м ет о ди ч ес ки м с о вет о м хи м и ч ес ко го 10.11.2004 г., про т о ко л № 2.

факульт ет а о т

Со с т ави т ели : З о ло т ар ева Л .В. Селем енев В.Ф. Кр ыс ано ва Т.А. Ели с еева Т.В.

П ракт и ч ес ко е по с о би е по дго т о влено на кафедре анали т и ч ес ко й хи м и и хи м и ч ес ко го факульт ет а Во р о неж с ко го го с ударс т венно го уни верс и т ет а Данно е по с о би е реко м ендует с я для с т удент о в 3 кур с а хи м и ч ес ко го факульт ет а и 1 курс а би о ло го -по ч венно го факульт ет а.

3 С одер ж ан и е

1. 2. 2.1. 2.2. 2.3 2.4. 2.5. 2.5.1. 2.5.2. 2.5.3. 2.5.4. 2.6. 2.6.1. 2.6.2. 2.7. 2.8. 2.9. 2.10. 3. 3.1. 3.1.1. 3.1.2 3.2. 3.3. 3.4. 4. 5.

Су щностьи характеристика гравиметрического метода О п ерац ии гравиметрическогоанал иза От бо р с редней про бы вещ ес т ва и по дго т о вка ее к анали зу. Р ас ч ет навес ки вещ ес т ва для анали за и взвеш и вани е. Вс кр ыт и е навес ки У с т р анени е вли яни я м еш аю щ и х ко м по нент о в. Ос аж дени е о пределяем о й с о с т авно й ч ас т и вещ ес т ва в ви де м ало р ас т во ри м о го с о еди нени я. М ехани зм о бразо вани я о с адко в Вли яни е ус ло ви й о с аж дени я на с т р укт ур уо с адка П р и ч и ны загрязнени я о с адко в Ст арени е о с адко в Фи льт р о вани е и про м ывани е о с адка. П р ави ла фи льт ро вани я П р о м ывные ж и дко с т и Выс уш и вани е и про кали вани е о с адка и ли т о лько выс уш и вани е. Взвеш и вани е грави м ет ри ч ес ко й фо рм ы. Р ас ч ет ко ли ч ес т ва о пределяем о го вещ ес т ва М ет ро ло ги ч ес кая о ценка результ ат а анали за. П рактические раб оты А нал из сил иката Определени е ги гро с ко пи ч ес ко й во ды Определени е SiO2 в с и ли кат е О п редел ение б ария вхл ориде б ария (BaCl2·2H2O) О п редел ение содержания кристал л изац ионной воды вкристал л огидрате В аСl2·2Н 2О О п редел ение содержания су хого вещества в растител ьном материал е Во про с ы Л и т ерат ура

Ст р. 4 4 5 6 6 7 7 8 10 11 14 14 14 16 16 17 18 19 20 20 20 21 25 28 30 32 34

4 Ц ель напи с ани я данно го м ет о ди ч ес ко го указани я: по казат ь т ес ную взаи м о с вязь т ео рет и ч ес ки х и пр акт и ч ес ки х во про с о в, о знако м и т ь нач и наю щ его анали т и ка с ус ло ви ям и и т ехни ко й грави м ет ри ч ес ко го анали за. 1. СУ Щ Н О СТ Ь И Х А РА К Т Е РИ СТ И К А ГРА В И М Е Т РИ Ч Е СК О ГО М ЕТО ДА Сущ но с т ь гр ави м ет р и ч ес ко го м ет о да анали за заклю ч ает с я в и зм ерени и м ас с ы вещ ес т ва и звес т но го кач ес т венно го с о с т ава, с о держ ащ его о пределяем ый ко м по нент . И звес т ны два вар и ант а м ет о да: осаждение и отгонка. В м ет о де отгонки о пр еделяем ый ко м по нент выделяю т и з про бы в ви де лет уч его с о еди нени я и взвеш и ваю т м ас с у о т о гнанно го вещ ес т ва и ли о с т ат ка. В м ет о де осаждения о пределяем ый ко м по нент пер ево дят в м ало рас т во ри м о е с о еди нени е, о с адо ко брабат ываю т и взвеш и ваю т . Гр ави м ет ри ч ес ки й м ет о дявляет с я клас с и ч ес ки м хи м и ч ес ки м абс о лю т ным м ет о до м анали за. В о т ли ч и е о т бо льш и нс т ва и нс т р ум ент альных м ет о до в о н не т ребует нали ч и я с т андарт ных о бр азцо в для гр адуи ро вки . Э т о о дно и з о с но вных до с т о и нс т в м ет о да, по эт о м у его и с по льзую т для при го т о влени я с ам и х с т андарт ных рас т во р о в. Н али ч и е выс о ко ч увс т ви т ельных анали т и ч ес ки х вес о в и хо ро ш о разрабо т анная т ехни ка экс пери м ент а по зво ляю т о с ущ ес т влят ь анали з м акро -, м и кро -, и ульт рам и кро с по с о бо м . Его о т но с ят к о с о бо т о ч ным м ет о дам анали за. П ри анали зе про с т ых о бъект о в с с о держ ани ем о пр еделяем о го ко м по нент а 1 % и бо лее т о ч но с т ь о быч но го гр ави м ет р и ч ес ко го анали за редко удает с я превзо йт и , и с по льзуя др уги е м ет о ды: о ш и бка с о с т авляет 0,1 %, а в о т дельных с луч аях – 0,01 %. П ри увели ч ени и с ло ж но с т и о бразца о ш и бка во зр ас т ает . П о т ери на р азли ч ных с т ади ях анали за о бус ло вли ваю т ч увс т ви т ельно с т ь м ет о да. П ри м акр о т ехни ке анали за не реко м ендует с я о пр еделят ь ко м по нент ы с с о держ ани ем и х м енее 0,1 % в про бе. Для о с аж дени я ш и ро ко при м еняю т (наряду с нео р гани ч ес ки м и ) о р гани ч ес ки е реакт и вы, ч т о увели ч и вает во зм о ж но с т ь м ет о да. И м м о ж но о пр еделят ь по ч т и вс е элем ент ы, и т аки е вещ ес т ва, как SO2, CO2, H2O, йо д, а т акж е целый рядо ргани ч ес ки х с о еди нени й. М ет о д хар акт ер и зует с я пр о с т о т о й выпо лнени я, до с т упно с т ью для лю бо й лабо рат о ри и , деш ево й аппар ат ур о й. Ос но вным недо с т ат ко м являет с я дли т ельно с т ь выпо лнени я о пр еделени я. 2. О П Е РА Ц И И ГРА В И М Е Т РИ Ч Е СК О ГО А Н А Л И ЗА П ер еч и с ленные ни ж е о пераци и грави м ет р и ч ес ко го анали за являю т с я о бщ и м и для данно го м ет о да. 1. О т бор ср едн ей пр обы вещ ест ва и подгот ов ка ее к ан али зу. 2. Расчет н ав ески в ещ ест в а для ан али за и взв еш и ван и е. 3. Вскр ы т и ен авески .

4. 5. 6. 7. 8. 9.

5 У ст р ан ен и ев ли ян и я м еш ающ и х ком пон ен т ов. О саж ден и е опр еделяем ой сост авн ой част и в ещ ест в а в ви де м алор аст в ор и м ого соеди н ен и я. Ф и льт р ован и еи пр ом ы в ан и еосадка. Вы суш и ван и е и пр окали ван и еосадка и ли т олько в ы суш и в ан и е. Взв еш и в ан и егр ави м ет р и ческой фор м ы . Расчет коли чест ва опр еделяем ого в ещ ест в а. М ет р ологи ческая оцен ка р езульт ат а ан али за.

Ош и бки , до пущ енные на каж до й с т ади и , вли яю т на результ ат о пр еделени я. Для ус пеш но го реш ени я задач и нео бхо ди м ы знани е т ео ри и анали т и ч ес ко й хи м и и , с о блю дени е пр ави л и т ехни ки выпо лнени я вс ех о пераци й, хо ро ш ая о р гани заци я рабо ч его м ес т а в лабо рат о ри и , с во еврем енная и ч ет кая запи с ь экс пер и м ент альных данных в рабо ч и й ж ур нал. 2.1. О т бор средней пробы и подг от овка еек анализу П о дс редней про бо й по ни м ает с я небо льш о е ко ли ч ес т во о бразца м ат ер и ала, хи м и ч ес ки й с о с т ав ко т о ро го по лно с т ью с о о т вет с т вует с р еднем у хи м и ч ес ко м у с о с т аву вс ей м ас с ы и ли о бъем а вещ ес т ва, нахо дящ его с я в лю бо м агрегат но м с о с т о яни и . Н епр ави льный выбо р про бы делает бес по лезным и р езульт ат ы анали за. Тр удно с т ь взят и я небо льш о й про бы, о т о браж аю щ ей с редни й с о с т ав анали зи р уем о го м ат ери ала, выт екает и з его нео дно ро дно с т и . П ри м ени т ельно к т вер до м увещ ес т вус ущ ес т вует 4 о с но вных прави ла: 1) про бы о т би раю т р авно м ерно и з вс ех ч ас т ей парт и и ; 2) ч и с ло взят ых про б – функци я нео дно ро дно с т и вещ ес т ва; 3) м ас с а вс ех про б до лж на быт ь т ем бо льш е, ч ем бо льш е разм еры кус ко в и выш е т ребуем ая т о ч но с т ь анали за; 4) нельзя делат ь анали з о бразца, с о держ ащ его кус ки разных разм еро в. П о дго т о вка вещ ес т ва канали зу заклю ч ает с я в т о м , ч т о про бу и зм ельч аю т и по с т епенно ум еньш аю т ее м ас с у о т нес ко льки х ки ло грам м до нес ко льки х дес ят ко в грам м м ет о до м кварт о вани я и квадр ат о вани я. Х р анят про бу в с клянке с при т ерт о й кр ыш ко й. П ер еданали зо м про во дят т о нко е и зм ельч ени е про бы в агат о во й с т упке. Ст епень и зм ельч ени я зави с и т о т хи м и ч ес ко й ус т о йч и во с т и про бы. Ес ли про ба хи м и ч ес ки не и зм еняет с я при рас т и рани и , т о ее и зм ельч аю т до с т епени ди с пер с но с т и пудры. В эт о м с луч ае вещ ес т во с ч и т аю т о дно ро дным . П ро цент ный с о с т ав его м еняет с я при и зм енени и влаж но с т и . П о эт о м у анали зи р ую т ли бо абс о лю т но -с ухо е вещ ес т во , ли бо во здуш но -с ухо е, т о гда параллельно о пр еделяю т с о держ ани е в нем адсо рби ро ванно й во ды и рас с ч и т ываю т м ас с о вую до лю в про цент ах о пределяем о го ко м по нент а с уч ет о м влаж но с т и .

6 2.2. Расчет навески дляанализа и взвеш ивание Для пр едс т авлени я результ ат о в в о т но с и т ельных еди ни цах (пр о цент ах) нео бхо ди м о знат ь м ас с у анали зи руем о го вещ ес т ва. Вели ч и на навес ки анали зи р уем о го вещ ес т ва ли м и т и рует с я с о держ ани ем о пр еделяем о го ко м по нент а в анали зи р уем о й про бе, с о с т о яни ем по луч аем о го о с адка (кри с т алли ч ес ко го и ли ам о р фно го ), до пус т и м о й м ас с о й пр о каленно го о с адка (гр ави м ет р и ч ес ко й фо рм ы). Ес ли о с адо к кр и с т алли ч ес ки й (т и па BaSO4), т о м ас с а навес ки до лж на с о о т вет с т во ват ь 0,25 – 0,50 г. про каленно го о с адка. П ри по луч ени и кри с т алли ч ес ки х о с адко в бо лее легки х, ч ем BaSO4 (напри м ер, MgNH4PO4), до с т ат о ч но взят ь т акую навес ку анали зи р уем о го о бъект а, ч т о бы м ас с а грави м ет ри ч ес ко й фо рм ы (Mg2P2O7) с о с т ави ла 0,10 – 0,15 г. В с луч ае по луч ени я кр и с т алли ч ес ки х т р удно пр о кали ваем ых о с адко в м ас с а и с хо дно й навес ки до лж на быт ь т ако й, ч т о бы в ко неч но м и т о ге по луч и ло с ь не бо лее 0,070,10 г про каленно го вещ ес т ва. П р и о с аж дени и ам о рфных о с адко в, напри м ер, Al(OH)3, Fe(OH)3, м ас с а навес ки о бразца до лж на с о о т вет с т во ват ь 0,07 – 0,15 г грави м ет ри ч ес ко й фо рм ы, по луч аем о й по с ле про кали вани я. Э т и о гр ани ч ени я с вязаны с о брабо т ко й о с адко в, при во дящ ей к недо пус т и м ым по т ерям при не с о блю дени и указанных реко м ендаци й. З ная с о с т ав и о ри ент и р о во ч ную м ас с у гр ави м ет р и ч ес ко й фо р м ы, по ур авнени ю реакци и нахо дят м ас с у пр о р еаги ро вавш его о пр еделяем о го ко м по нент а. П о м ас с е по с леднего с уч ет о м его пр и м ер но го с о держ ани я рас с ч и т ываю т вели ч и ну навес ки вещ ес т ва для анали за. Р ас ч ет ы про во дят о ри ент и ро во ч но , о пределяя ли ш ь по рядо к вели ч и ны. З ат ем на анали т и ч ес ки х вес ах бер ут навес ку, с о о т вет с т вую щ ую по рядку вели ч и ны, но с т о ч но с т ью , ли м и т и р уем о й т о ч но с т ью вес о в. В зави с и м о с т и о т с во йс т в и агр егат но го с о с т о яни я анали зи р уем о го вещ ес т ва т о ч ную навес ку бер ут в н ебольш и х ст акан чи ках, бюксах, запаян н ы х ам пулах, часов ы х ст еклах, но нена бумаг е. Вели ч и ну навес ки рас с ч и т ываю т по разно с т и м еж ду предм ет о м с вещ ес т во м и пус т ым предм ет о м , ес ли навес ку ко ли ч ес т венно (без о с т ат ка) перено с ят в ем ко с т ь для р ас т во рени я. В с луч ае, ес ли вещ ес т во перено с ят не ко ли ч ес т венно , т о нео бхо ди м о по с ле его перес ыпани я взвес и т ь предм ет с о с т ат ко м вещ ес т ва и по р азно с т и рас с ч и т ат ь вели ч и нунавес ки для анали за. 2.3. Вскры т иенавески Р ас т во р и т ель для пер еведени я вещ ес т ва в рас т во р по дби раю т с о о т вет с т венно с о с т аву и с во йс т ву эт о го вещ ес т ва. В и деально м с луч ае о н до лж ен рас т во рят ь вс ю и с хо дную пр о бу быс т ро и в до с т ат о ч но м ягки х ус ло ви ях. У ни вер с альных вс крываю щ и х агент о в нет . Ч ем с ло ж нее о бъект , т ем т р уднее по до брат ь ус ло ви я рас т во р ени я. Б о льш и нс т во м ет алло в, с плаво в о кс и до в рас т во ряет с я в р азбавленных и ли ко нцент ри ро ванных и нди ви дуальных

7 ки с ло т ах и ли и х с м ес ях. Вещ ес т ва, не р ас т во ри м ые ни в каки х рас т во ри т елях, перево дят в р ас т во р по с ле пр едвари т ельно го с плавлени я и х с вещ ес т вам и – плавням и . В кач ес т ве по с ледни х и с по льзую т ги дро кс и ды, переки с и , карбо нат ы щ ело ч ных м ет алло в (щ ело ч ные плавни ) и др . Н азнач ени е плавней: с ни ж ат ь т ем перат ур у плавлени я вс ледст ви е дефо рм аци и кр и с т алли ч ес ко й реш ет ки анали зи р уем о го вещ ес т ва, реаги р ую щ его с плавнем с о бразо вани ем р ас т во ри м ых в во де и ки с ло т е с о еди нени й. То т и ли и но й плавень выби раю т в зави с и м о с т и о т с о с т ава о бъект а. О плавнях и по с уде для с плавлени я даны с ведени я в р або т е [3]. 2.4.Уст ранение влияниямеш аю щ их компонент ов Со еди нени я и ли и о ны, вли яю щ и е на прям о е и зм ерени е о пределяем о го вещ ес т ва, называю т с я м еш аю щ и м и . От с ут с т ви е с пеци фи ч ес ки х с во йс т в и реакци й о пределяем о го ко м по нент а, с о дер ж ащ его с я в с ло ж но м о бъект е, с т ави т задач у разр або т ки с хем ы анали за, предус м ат р и ваю щ ей ли бо о т делени е с ам о го ко м по нент а и ли м еш аю щ и х и о но в, ли бо м ас ки ро вку по с ледни х. Э т о ус ло ж няет анали з, увели ч и вает врем я его выпо лнени я. В с луч ае р азделени я и с по льзую т с пеци альные м ет о ды: экс т ракци ю , хро м ат о графи ю , о т го нку и др . Э т а задач а предпо лагает знани е с во йс т в вс ех элем ент о в и и х с о еди нени й, вхо дящ и х в о бъект , т ео ри ю и практ и ку м ет о до в р азделени я. Н аи бо лее удо бен с по с о б м ас ки ро вки . Он заклю ч ает с я в ус т р анени и вли яни я по с т о ро нни х и о но в пут ем и х с вязывани я по дхо дящ и м и реагент ам и в ус т о йч и вые ко м плекс ные с о еди нени я. Для эт о й цели наи бо лее ш и ро ко при м еняю т о ргани ч ес ки е реагент ы. 2.5.О саж дениеопределяемой сост авной част и вещ ест ва ввиде малораст воримог о соединения Ос аж дени е – о с но вная о пер аци я анали за, ко т о рая т р ебует с т ро го го выпо лнени я с ледую щ и х ус ло ви й: о пределенно й ки с ло т но с т и , ко нцент р аци и , т ем пер ат ур ы р ас т во ро в, по р ядка и с ко р о с т и и х с ли вани я, перем еш и вани я. От при ро ды о с ади т еля, его ко ли ч ес т ва и вс ех пер еч и с ленных ус ло ви й зави с ят ко неч ные р езульт ат ы анали за. Со глас но цели ко ли ч ес т венно го анали за о пределяем о е вещ ес т во до лж но быт ь по лно с т ью выделено и з рас т во р а. П о лно т а о с аж дени я при с о здани и нео бхо ди м ых ус ло ви й зави с и т о т р авно вес но й рас т во ри м о с т и (S) о с адка. Она до лж на быт ь до с т ат о ч но ни зко й, ч т о бы по т ерей о т рас т во ри м о с т и м о ж но было пренебреч ь. Э т о о дно и з о с но вных т ребо вани й, предъявляем ых к о с аж даем о й фо рм е. Верхни й предел рас т во р и м о с т и о грани ч ен ч увс т ви т ельно с т ью о быч ных анали т и ч ес ки х вес о в – 0,1 м г. Следо ват ельно , при ко нт акт е о с адка с рас т во ро м о бъем о м 250-500 м л (вклю ч ая про м ывную ж и дко с т ь) по т еря не до лж на превыш ат ь 0,1 м г. П ри эт о м рас т во р и м о с т ь о с адка с о с редней м о ляр но й м ас с о й – 100 г/м о ль с о с т ави т (4-2)· 10-6 м о ль/л. В о быч но м грави м ет ри ч ес ко м анали зе и с по льзую т с я о с адки с р ас т во ри м о с т ью м енее 1· 10-5 м о ль/л.

8 Н е м енее важ ны в про цес с е анали за фи льт р уем о с т ь и легко с т ь о ч и с т ки о с адко в. Э т и с во йс т ва с вязаны с р азм еро м ч ас т и ц т вердо й фазы. Кр упно зерни с т ые о с адки легко задер ж и ваю т с я фи льт ро м , м ало загрязняю т с я при м ес ям и , быс т ро фи льт р ую т с я и про м ываю т с я. У м елко зерни с т ых и ам о рфных о с адко в с и льно разви т а по верхно с т ь, о ни легко загр язняю т с я, т р удно о т м ываю т с я и фи льт р ую т с я. Р азм еры ч ас т и ц зави с ят о т и нди ви дуальных с во йс т в о с адка, о пр еделяем ых рас т во ри м о с т ью , и о т ус ло ви й, в ко т о рых про во дят о с аж дени е, а т акж е о т о брабо т ки о с адка передфи льт ро вани ем . Ч т о бы о цени т ь вли яни е переч и с ленных факт о ро в на разм еры ч ас т и ц, нео бхо ди м о рас с м о т рет ь м ехани зм во зни кно вени я о с адко в. 2.5.1. М ех анизм образованияосадков П р и с м еш ени и двух го м о генных р ас т во ро в и о бразо вани и т вердо й фазы про т екаю т два про цес с а: во зни кно вени е цент ро в кр и с т алли заци и – заро дыш ей; ро с т ч ас т и ц. М ельч айш ая ч ас т и ца, с по с о бная к с ам о про и зво льно м у р о с т у, называет с я кр и т и ч ес ки м зар о дыш ем . Ес т ь два разных по дхо да ко ценке его разм еро в: о ди н и з ни х до пус кает , ч т о заро дыш м о ж ет вклю ч ат ь до 100 и о но в; с о глас но др уго м у– о н с о держ и т о т 2 до 9 и о но в о с аж даем о го вещ ес т ва. Ско ро с т ь ро с т а ч ас т и ц о пределяет с я ли бо ди ффузи ей, ли бо кр и с т алли заци ей, ко т о рые м о гут вли ят ь на ви ди фо р м упо луч аю щ и хс я ч ас т и ц. От с о о т но ш ени я с ко ро с т ей двух про цес с о в во зни кно вени я заро дыш ей и и х ро с т а зави с ят разм еры ч ас т и ц с веж ео с аж денно го вещ ес т ва (т и п о с адка). Для каж до го рас т во ренно го вещ ес т ва и рас т во ри т еля при данно й т ем перат ур е с ущ ес т вует предельная ко нцент раци я – с верхрас т во р и м о с т ь. Со с т о яни е рас т во ро в при о пр еделенных ко нцент раци ях и т ем перат урах и ллю с т ри р ует с я ри с унко м 1. Л и ни я аbcd характ ер и зует про цес с о с аж дени я при до бавлени и р еагент а; ли ни я А ВС – про цес с о хлаж дени я го ряч его ненас ыщ енно го рас т во р а и во зм о ж но с т ь выпадени я о с адка. В лю бо й т о ч ке, р ас по ло ж енно й ни ж е кри во й а, рас т во ры при с о о т вет с т вую щ и х ко нцент раци ях и т ем перат ур е не нас ыщ ены. Р ас т во ры с ко нцент р аци ям и , с о о т вет с т вую щ и м и т о ч кам на кри во й а – нас ыщ ены. Оба эт и с о с т о яни я ус т о йч и вы. Р ас т во ры с ко нцент раци ям и , с о о т вет с т вую щ и м и т о ч кам , рас по ло ж енным м еж ду кр и вым и рас т во ри м о с т и и с верхрас т во ри м о с т и – пер ес ыщ енные, м ет ас т аби льные (не и зм еняю щ и ес я, но и не нахо дящ и ес я в с о с т о яни и равно вес и я). Р ас т во ры с ко нцент раци ям и , превыш аю щ и м и с вер храс т во р и м о с т ь, не ус т о йч и вы. П р и до бавлени и о с ади т еля к р ас т во р у, с о держ ащ ем у о пр еделенный и о н, т вер дая фаза не по яви т с я, по ка не будет до с т и гнут а кр и т и ч ес кая ко нцент раци я (т о ч ка с на прям о й аbcd) на кр и во й с верхрас т во ри м о с т и . П о с ле до с т и ж ени я кр и т и ч ес ко го перес ыщ ени я нач и нает с я пр о цес с о с аж дени я, ко т о рый

9 заканч и вает с я при с о о т вет с т ви и ко нцент р аци и м ало рас т во ри м о го вещ ес т ва с о с т о яни ю нас ыщ ени я (т о ч ка b на кр и во й рас т во р и м о с т и ). Ес ли рас т во ри м о с т ь превыш ает с я, а с вер хр ас т во ри м о с т ь не до с т и гает с я (т о ч ка х ), но вых заро дыш ей не о бразует с я. Ос аж дени е про до лж ает с я за с ч ет ро с т а уж е и м ею щ и хс я ч ас т и ц. Ес ли по р ци я о с ади т еля бо льш ая и пр евыш ает с я с верхрас т во ри м о с т ь (т о ч ка y), ч и с ло зар о дыш ей увели ч и вает с я. Они м о гут рас т и (до до бавлени я но во й по рци и рас т во р а) наряду с зар о дыш ам и , о бразо ванным и ранее. Р о с т и о бр азо вани е ч ас т и ц про т екает параллельно . Ес ли каж дый р аз при при ли вани и рас т во ра резко по выш ает с я неко т о ро е кри т и ч ес ко е перес ыщ ени е, т о о бразует с я м но ж ес т во ч ас т и ц с м алым и р азм ер ам и . Р азм ер ч ас т и ц о пр еделяет с я разно с т ью м еж ду с вер хр ас т во ри м о с т ью и р авно вес но й рас т во ри м о с т ью , наблю даем о й при равно вес и и .

К онц ентрац ия

Р и с .1 Кри вые зави с и м о с т и рас т во ри м о с т и (а) и с верхрас т во р и м о с т и (б) о т т ем пер ат ур ы 8 б

7 6 5

a

4

d

С y

B

3

A

c x

2

b

1

a

0 20

30

40

50

60

70

80

Т емп ерату ра, 0 С

Образо вани е бо лее и ли м енее кр упных кр и с т алло в о т м еч ено у вещ ес т в с бо льш о й равно вес но й рас т во ри м о с т ью и до с т ат о ч но й разно с т ью м еж ду нею и с верхрас т во ри м о с т ью . Вли яни е эт о й разно с т и на ди с перс но с т ь о с адка м о ж но по казат ь на при м ере: Равн овесн ы ер аст вор и м ост и BaSO4 и AgCl сост ав ляют 1,14·10-5 и 1,34·105 м оль/л соот в ет ст вен н о (в ы соки еи бли зки епо в ели чи н е), н о пр и оди н аковы х услов и ях осаж ден и я получают кр и ст алли чески й осадок BaSO4 и ам ор фн ы й – AgCl, чт о объясн яет ся больш ей р азн ост ью м еж дусвер хр аст вор и м ост ью и р авн ов есн ой р аст вор и м ост ью усульфат а бар и я, чем ухлор и да сер ебр а. У с ульфи до в м ет алло в, ги дро кс и до в ж елеза, алю м и ни я, крем ни ево й ки с ло т ы эт а р азно с т ь м ала и равно вес ная рас т во ри м о с т ь ни зкая. П ри и х о с аж дени и кри т и ч ес ко е перес ыщ ени е рас т во ра нас т упает быс т ро и до с т и гает с я

10 равно вес ная рас т во р и м о с т ь. П о эт о м у о с адки с о с т о ят и з о ч ень м елки х ч ас т и ц, с вязанных в агрегат ы. И х называю т ам о рфным и о с адкам и . 2.5.2. Влияниеусловий осаж денияна ст рукт уру осадка П р о цес с о бр азо вани я цент ро в кри с т алли заци и м о ж но в како й-т о с т епени ко нт ро ли ро ват ь, с о здавая с пеци альные ус ло ви я для о с аж дени я. П ри осаж дении крист аллических осадков с целью ум еньш ени я перес ыщ ени я рас т во ры вещ ес т в р азбавляю т , при бавляю т по каплям о с ади т ель, энерги ч но перем еш и ваю т , выж и дая неко т о ро е вр ем я по ка ус т ано ви т с я равно вес и е. С целью по выш ени я рас т во ри м о с т и рас т во ры нагреваю т до 70-80 0 С. Ос аж дени е ч ас т о пр о во дят и з ки с лых рас т во р о в. Р ас с м о т ри м при м ер вли яни я ко нцент раци и рас т во ро в на разм еры ч ас т и ц BaSO4 . Пр и бы ст р ом сли ван и и 1,5-3,5 м оляр н ы х р аст в ор ов сульфат а и соли бар и я ср азуобр азует ся ст уден и ст ая м асса, адсор би р ующ ая в сю в оду; пр и сли в ан и и 0,0001М р аст в ор ов осадок появ ляет ся чер ез 6 м есяцев , дли н а сам ы х кр упн ы х кр и ст аллов р авн а 30000 н м (30 м и кр он ). Р ас т во р и м о с т ь с ульфат а бари я и зм еняет с я с увели ч ени ем т ем пер ат ур ы с ледую щ и м о бр азо м : Тем пер ат ура, 0С 0 Раст в ор и м ост ь, м г/л 1,90

10 2,20

25 2,80

50 3,36

100 3,90

Р ас т во р и м о с т ь с ульфат а бари я в р ас т во ре хло ро во до ро дно й ки с ло т ы увели ч и вает с я в ряду: К он цен т р аци я Н С l, м оль/л Раст в ор и м ост ь, м г/л

0,1 10

0,3 29

0,5 47

1,0 87

П р и м едленно м о с аж дени и ч ас т и цы по луч аю т с я бо лее ко м пакт ным и , а и х удельная по верхно с т ь, т .е. о т но ш ени е о бщ ей по вер хно с т и к м ас с е о с адка, ум еньш ает с я за с ч ет ум еньш ени я ч и с ла заро дыш ей. Однако задач а по выш ени я рас т во ри м о с т и в ус ло ви ях анали за для по луч ени я о с адко в с во зм о ж но м еньш ей удельно й по верхно с т ью про т и во реч и т о с но вно й цели – ко ли ч ес т венно го о с аж дени я о пределяем о го и о на. П о лно т ы о с аж дени я до с т и гаю т при введени и не бо лее, ч ем по лут о ракрат но го и збыт ка о с ади т еля. И збыт о к и о на, о дно и м енно го с о с адко м , при во ди т к по ни ж ени ю рас т во ри м о с т и по с леднего . Б о льш о й и збыт о к вно с и т ь не р еко м ендует с я, т ак как м о гут во зни кнут ь по бо ч ные про цес с ы: о бразо вани е ко м плекс ных с о еди нени й, ки с лый с о лей, с о лево й эффект , при во дящ и е к рас т во рени ю о с адка. Ди с перс но с т ь неко т о рых о с адко в ум еньш ает с я в при с ут с т ви и м алых ко ли ч ес т в о ргани ч ес ки х вещ ес т в. Н апри м ер, о с аж дени е BaSO4 про во дят в

11 при с ут с т ви и пи кри но во й и ли с али ци ло во й ки с ло т (10-20 м г на 100 м л рас т во р а); при о с аж дени и кр ем ни ево й ки с ло т ы до бавляю т ж елат и н. 2.5.3. П ричины заг рязненияосадков Одна и з задач грави м ет р и и – по луч ени е ч и с т о го о с адка. К загрязнени ю м о гут при во ди т ь пр о цес с ы: по с ледую щ его о с аж дени я при м ес ей, с о вм ес т но го о с аж дени я и с о о с аж дени я. П о с ледую щ ее о с аж дени е наблю дает с я по с ле выпадени я о пределяем о го вещ ес т ва и з-за т о го , ч т о при до бавлени и и збыт ка о с ади т еля рас т во р о казывает с я перес ыщ енным о т но с и т ельно при м ес ей с р ас т во ри м о с т ью при бли зи т ельно т ако й ж е, как и у о с но вно го о с адка, но с м еньш ей с ко ро с т ью кр и с т алли заци и . Ес ли и збеж ат ь по с ледую щ его о с аж дени я нельзя, т о о с адо к с при м ес ям и рас т во р яю т и вно вь о с аж даю т (перекр и с т алли зо вываю т ), в результ ат е ч его по луч ает с я бо лее ч и с т ый о с адо к. Так, н апр и м ер , пост упают пр и осаж ден и и CaC2O4 (KS = 4·10-9 м оль2/л2) в пр и сут ст ви и пр и м есей Mg2+, кот ор ы й м ож ет осаж дат ься в ви деMgC2O4 (KS = 1·10-8 м оль2/л2). П ри с о вм ес т но м о с аж дени и по с т о р о нни е вещ ес т ва выпадаю т о дно вр ем енно с о пр еделяем ым вещ ес т во м по пр и ч и не до с т и ж ени я и х про и зведени я рас т во ри м о с т и . Н апр и м ер , пр и осаж ден и и AgCl (KS = 1,8·10-10 м оль2/л2) и з р аст вор а, содер ж ащ его хлор и д – и ацет ат –и он ы р авн ы х кон цен т р аци й, м ож ет в ы падат ь одн овр ем ен н о и AgCH3COO (KS = 4,4·10-3 м оль2/л2), если бы ст р о пр и бав лят ькон цен т р и р ов ан н ы й р аст вор азот н оки слого сер ебр а. В како й-т о м о м ент с о здает с я т акая ко нцент р аци я с ер ебр а, ч т о до с т и гает с я про и зведени е рас т во ри м о с т и бо лее рас т во ри м о го о с адка. Во и збеж ани е эт о го нуж но с о блю дат ь по рядо к, с ко ро с т ь с ли вани я рас т во р о в, разбавлят ь и х и перем еш и ват ь. П р и с о о с аж дени и при м ес и по падаю т в о с адо к в м о м ент его выпадени я даж е в т о м с луч ае, ес ли и х пр о и зведени е рас т во ри м о с т и не до с т и гает с я, и ли о ни хо ро ш о р ас т во ри м ы и не выпадаю т в данных ус ло ви ях в о т с ут с т ви е о пр еделяем о го о с адка. И звес т но нес ко лько ви до в с о о с аж дени я: инклю зия, адсорбция, окклю зия, образованиет вердог о раст вора (изоморф изм). И нклю зия– м ехани ч ес ки й захват ч ас т и р ас т во ра, о кр уж аю щ его р ас т ущ ую ч ас т и цу вс ледс т ви е неравно м ер но го ро с т а кр и с т алла и ли с рас т ани я нес ко льки х ко лло и дных ч ас т и ц т ак, ч т о в по ло с т и , о бразо ванно й и х по верхно с т ям и , о с т ает с я нем но го р ас т во ра. П ро цес с и нклю зи и м о лекул рас т во ри т еля наблю дает с я ч ас т о при быс т ро м ро с т е кри с т алло в. Э т и м о лекулы удаляю т с я при т ерм и ч ес ко й о брабо т ке, по эт о м уи нклю зи я м ало знач и м а для грави м ет ри и . А дсорбция – по верхно с т но е с о о с аж дени е пр и м ес ей. П о м ехани зм у адсо рбци и ам о рфные о с адки , о бразую щ и ес я в р езульт ат е ко агуляци и

12 ко лло и дных ч ас т и ц, загр язняю т с я не т о лько с о бс т венным и , но и по с т о ро нни м и и о нам и . Н апр и м ер , пр и добав лен и и и збы т ка NaCl к р аст вор уAgNO3 получает ся осадок AgCl, Cl-,Na+, кот ор ы й содер ж и т NaCl в качест в е пр и м еси . В с луч ае по луч ени я ам о р фных о с адко в важ ен по рядо кс ли вани я рас т во ро в, о т ко т о ро го зави с и т , каки м и и о нам и будет загр язнен о с адо к. Для реш ени я во пр о с о в о по рядке с ли вани я рас т во ро в нуж но пр едс т авлят ь м ехани зм о бразо вани я ко лло и дных с и с т ем , по зво ляю щ и й предс казат ь, каки е и о ны будут адсо рби ро ват ьс я преи м ущ ес т венно . Сущ ес т вует эм пи ри ч ес ко е прави ло : преж де вс его адсо рби р ует с я и о н, о дно и м енный с о с адко м и нахо дящ и йс я в и збыт ке надо с адко м . В при веденно м при м ер е Сl- - и о н являет с я о дно и м енным с о с адко м , а Na+ - пр о т и во и о н. Адс о рби ро ванные пр и м ес и вс егда увели ч и вает м ас с уо с адка. Ст епень адсо рбци и зави с и т о т и збыт о ч но й ко нцент раци и о с ади т еля, о т про ч но с т и с вязи адсо рби р уем о го и о на с о с адко м , о т разм ер а ч ас т и ц. Вс яки й факт о р, вызываю щ и й увели ч ени е разм ера ч ас т и ц, с по с о бс т вует по луч ени ю бо лее ч и с т о го и быс т рее про м ываем о го о с адка. У с т ано влено , ч т о бо лее пло т ные с м еньш ей удельно й по верхно с т ью ам о рфные о с адки по луч аю т с я при и х о с аж дени и и з ко нцент ри ро ванных рас т во р о в. Для ум еньш ени я адсо рби ро ванных при м ес ей по с ле выделени я о с адка рас т во р р азбавляю т го ряч ей во до й. О кклю зия– вклю ч ени е при м ес и внут рь ч ас т и цы. Она являет с я с ледст ви ем адсо рбци и при м ес и на ч ас т и це и по с ледую щ его нарас т ани я ее при ро с т е кр и с т алла. Э т о т ви д с о о с аж дени я бо лее характ ерен для кри с т алли ч ес ки х о с адко в. Окклю ди ро ванные пр и м ес и рас пределяю т с я, в о с но вно м , по м ес т ам дефо рм аци и кри с т алли ч ес ко й р еш ет ки . П р и р о да о кклю ди ро ванно го вещ ес т ва зави с и т о т т о го , како й и о н нахо ди т с я в и збыт ке при о с аж дени и о пределяем о го вещ ес т ва, а, с ледо ват ельно , о т по рядка с ли вани я рас т во ро в. Н апри м ер, при о с аж дени и BaSO4 с ер но й ки с ло т о й адсо рби р ую т с я и збыт о ч ные и о ны Ba2+, к ко т о рым элект ро с т ат и ч ес ки при т яги ваю т с я про т и во и о ны Сl- и о с адо к загрязняет с я о кклю ди р о ванным хло ри до м бари я (BaSO4, Ba2+, Cl-). П ри о брат но м по р ядке с ли вани я рас т во р о в рас т ущ и е ч ас т и цы BaSO4 будут с о держ ат ь о кклю ди р о ванную с ерную ки с ло т у. Ч ас т о в рас т во ре с о держ ат с я нес ко лько кат и о но в и ани о но в. Ч т о бы пр едс казат ь, каки м пр о т и во и о но м загрязняет с я о с адо к, нео бхо ди м о по м ни т ь с ледую щ и е прави ла: 1) из двух про т и во и о но в с о ди нако вым и ко нцент раци ям и предпо ч т и т ельнее адсо рби р ует с я и о н с бо лее выс о ки м зарядо м ; 2) и з двух и о но в с о ди нако вым и зар ядам и пр еи м ущ ес т венно адсо рби р ует с я про т и во и о н с бо льш ей ко нцент раци ей; 3) и з двух про т и во и о но в с о ди нако вым и ко нцент раци ям и и зарядам и адсо рби р ует с я т о т , ко т о рый о бразует бо лее про ч ную с вязь с адсо рби ро ванным и о но м . Для о ценки пр о ч но с т и с вязи нуж но с равни т ь рас т во р и м о с т ь с о лей, ус т о йч и во с т ь ко м плекс о в и ли и о нных пар, о бразуем ых адсо р би ро ванным

13 и о но м с про т и во и о нам и . З нани е эт и х прави л нео бхо ди м о для с о здани я о пт и м альных ус ло ви й о с аж дени я и про м ывани я. Окклю зи ю м о ж но ум еньш и т ь, ес ли о ч ень м едленно о с аж дат ь. П о во зм о ж но с т и рас т во р ы с ли ваю т в т ако м по р ядке, ч т о бы в кач ес т ве пр о т и во и о но в о с адо к с о держ ал ли бо лет уч и й ко м по нент , ли бо т ако й, ко т о рый м о ж но легко зам ени т ь на лет уч и й при про м ывани и . З агр язнени е о с адка за с ч ет о бразо вани я т вердых рас т во ро в про и с хо ди т в т о м с луч ае, ес ли о с аж даем ый и о н и при м ес ь и м ею т бли зки е ради ус ы и с по с о бны о бр азо выват ь о дно т и пные по фо рм улам с о еди нени я, кр и с т алли зую щ и ес я в о ди нако вых гео м ет ри ч ес ки х фо рм ах. Н апри м ер, вм ес т е с BaSO4 в о бразо вани и кри с т алли ч ес ко й реш ет ки м о ж ет уч ас т во ват ь Р bSO4 и ли CaSO4 . П редо т врат и т ь эт о т про цес с м о ж но ли ш ь удалени ем м еш аю щ и х и о но в до о с аж дени я. Како й и з ч ет ыр ех ви до в с о о с аж дени я до м и ни р ует в данно м ко нкрет но м с луч ае, зави с и т о т ус ло ви й анали за. В практ и ке гр ави м ет ри ч ес ко го анали за ес т ь при ем о с аж дени я и з го м о генно го рас т во ра, при ко т о ро м о с ади т ель о бразует с я в рас т во р е в результ ат е м едленно про т екаю щ ей хи м и ч ес ко й реакци и . Н апри м ер, 3+ 3+ ги дро кс и ды Fe , Al и др. по луч аю т и з го м о генно го рас т во р а, в ко т о ро м ОН - и о ны о бр азую т с я и з м о ч еви ны по реакци и : H2N –CO –NH2 + 3H2O → CO2 + 2 NH4OH Оч ень м едленно е о бразо вани е о с ади т еля при во ди т к во зни кно вени ю м и ни м ум а заро дыш ей, с по с о бс т вует р о с т у ч ас т и ц, ум еньш ает с т епень адсо рбци и и о кклю зи и . Э т о при во ди т к по луч ени ю о с адко в, и м ею щ и х бо лее ценные анали т и ч ес ки е с во йс т ва, ч ем по луч енные при непо с редс т венно м до бавлени и о с ади т еля: о ни пло т нее, ч и щ е, легч е фи льт р ую т с я. Н а о с но вани и выш ес казанно го о про цес с е о с аж дени я м о ж но с делат ь выво д о неко т о р о м разли ч и и ус ло ви й анали т и ч ес ко го выделени я ам о рфных и кр и с т алли ч ес ки х о с адко в. К р и ст алли чески еосадки в ы деляют и з гор ячи х р азбав лен н ы х (0,01-0,001 М ) р аст вор ов, пр и бавляя м едлен н о по каплям р аст вор осади т еля и эн ер ги чн о пер ем еш и вая. А м ор фн ы е- и з гор ячи х болеекон цен т р и р ован н ы х р аст вор ов (0,1 – 0,01 М ). О сади т ель пр и бав ляют бы ст р о пр и пер ем еш и в ан и и . Н агр еван и ер аст вор ов в обои х случаях и м еет р азли чн ую цель. Раст в ор с ам ор фн ы м осадком после охлаж ден и я р азбав ляют гор ячей в одой, а с кр и ст алли чески м - н е р азбав ляют . Пер в ы й ост ав ляют ст оят ь в т еплом м ест ен а 15-20 м и н ут до полн ой коагуляци и и н екот ор ого уплот н ен и я и фи льт р уют и з гор ячего р аст вор а, пр ом ы в ая гор ячей пр ом ы в н ой ж и дкост ью. К р и ст алли чески е- ост ав ляют ст оят ьпод м ат очн ы м р аст в ор ом н а в р ем я от 3 до 12 часов в зави си м ост и от пр и р оды осадка и фи льт р уют холодн ы й р аст вор .

14 2.5.4. С т арениеосадков Ст арени е вклю ч ает вс е нео брат и м ые с т р укт ур ные про и с хо дящ и е в о с адке с м о м ент а его о бразо вани я:

и зм енени я,

1) р екр и ст алли заци ю пер ви чн ы х част и ц; 2) соеди н ен и еи х пр и р екр и ст алли заци и с обр азов ан и ем аглом ер ат ов; 3) т ер м и ческоест ар ен и е; 4) пр ев р ащ ен и ем ет аст аби льн ой м оди фи каци и в уст ойчи в ую; 5) хи м и ческоест ар ен и е, пр ои сходящ еев р езульт ат еи зм ен ен и я сост ава. Ос но вную р о ль в про цес с е с т арени я и грает р екри с т алли заци я о с адка, ко т о рая нач и нает с я вс лед за нач ало м о с аж дени я и про до лж ает с я при нас т аи вани и о с адка с м ат о ч ным р ас т во ро м . Свеж ео бразо ванный о с адо к и м еет нес о верш енные по фо р м е и разли ч ные по р азм ер у ч ас т и цы. Н ес о вер ш енс т во фо рм ы м о ж ет быт ь как за с ч ет неи деальных ус ло ви й о с аж дени я, т ак и за с ч ет о кклю зи и р азли ч ных вещ ес т в. С по вреж денно й по верхно с т и и о ны перехо дят в рас т во р быс т рее, ч ем с бо лее с о верш енно й. И з р ас т во ра о ни о с аж даю т с я на по верхно с т и ч ас т и ц, но бо лее м едленно , ч ем при пр и бавлени и о с ади т еля к рас т во р у. Образую т с я кр и с т аллы бо лее с о верш енно й фо рм ы с м еньш и м запас о м энерги и и м еньш ей по верхно с т ью . П ри эт о м о кклю ди р о ванные при м ес и перехо дят в рас т во р. Ско р о с т ь рекри с т алли заци и о пределяет с я ко нс т ант ам и с ко ро с т ей рас т во рени я и о с аж дени я. У вели ч ени е т ем пер ат ур ы с по с о бс т вует пр о цес с у рекри с т алли заци и . Р екри с т алли заци я с о про во ж дает с я о с т вальдо вс ки м с о зревани ем , при ко т о ро м м елки е ч ас т и цы р ас т во ряю т с я, а кр упные - за и х с ч ет рас т ут . Б о льш ая рас т во ри м о с т ь м елки х ч ас т и ц по с равнени ю с кр упным и наблю дает с я у т ех вещ ес т в, ко т о рые и м ею т выс о ко е по верхно с т но е нат яж ени е. Н апри м ер, р ас т во ри м о с т ь ч ас т и ц ВаSО4 в ради ус е 20 нм по ч т и в 1000 р аз бо льш е кр упных. Р азли ч ные по р азм ер у ч ас т и цы о с адка АgС1, у ко т о ро го по верхно с т но е нат яж ени е м ало , и м еет пр акт и ч ес ки о ди нако вую рас т во ри м о с т ь и при нас т аи вани и с м ат о ч ным р ас т во ро м по луч ает с я ли ш ь упло т ненный о с адо к. Врем я ко нт акт а м ат о ч но го рас т во ра е о с адко м о пр еделяет с я при ро до й по с леднего . П ро цес с с т арени я о ч ень важ ен с анали т и ч ес ко й т о ч ки зрени я, т ак какпр и во ди т кпо луч ени ю бо лее ч и с т ых о с адко в с м еньш ей по вер хно с т ью , ч т о с по с о бс т вует ус ко рени ю про цес с а про м ывани я, фи льт ро вани я и по луч ени ю бо лее т о ч ных р езульт ат о в анали за. 2.6. Ф ильт рованиеи промы ваниеосадков 2.6.1. П равила ф ильт рования Фи льт ро вани е о с адко в нач и наю т с декант аци и , т .е. с ли вани я м ат о ч но го рас т во ра на фи льт р, не взм уч и вая о с адка, и по с ледую щ его 2-З х кр ат но го про м ывани я о с адка в с т акане небо льш и м и по рци ям и во ды и ли про м ывно й

15 ж и дко с т и . Сли вани е про м ывно й ж и дко с т и с о с адка нач и нает с я по с ле о т с т аи вани я его в т еч ени е 3-5 м и нут . З ат ем о с адо к с по м о щ ью про м ывно й ж и дко с т и в нес ко лько при ем о в ко ли ч ес т венно пер ено с ят на фи льт р и про до лж аю т про м ывани е до о т с ут с т ви я в по с ледни х по р ци ях про м ывно й ж и дко с т и , с т екаю щ ей с фи льт р а, т о го и о на, по ко т о р о м у о с ущ ес т вляет с я ко нт ро ль над с т епенью ч и с т о т ы о с адка. Н апр и м ер , пр и про м ывани и кр ем ни ево й ки с ло т ы делаю т кач ес т венную реакци ю на и о н Fe3+; о т ри цат ельная реакци я на и о н ж елеза м о ж ет быт ь кри т ери ем ч и с т о т ы о с адка. Таки м о бразо м , фи льт ро вани е с о с т о и т и з 4-х с т ади й: 1)сли в ан и е м ат очн ого р аст вор а, 2)пр ом ы ван и ев ст акан е, 3)коли чест в ен н оепер ен есен и е осадка н а фи льт р , 4)пр ом ы в ан и еего н а фи льт р е. От про цес с а фи льт ро вани я зави с и т кач ес т во и про дукт и вно с т ь анали т и ч ес ко й рабо т ы. Н епр ави льно выбр анньй и зало ж енный в во ро нку фи льт р, неправи льно выбр анная про м ывная ж и дко с т ь, ее о бъем при во дят к зам едленно м у пр о цес с у фи льт ро вани я и бо льш и м по т ерям о с адка. Фи льт р ую т ч ерез беззо льные фи льт ры, по луч енные пут ем о брабо т ки фи льт ро вально й бум аги хло ри с т о – и фт о р и с т о во до ро дным и ки с ло т ам и , зат ем ам м и ако м и во до й. В зави с и м о с т и о т ди ам ет ра фи льт р а м ас с а зо лы по с ле с ж и гани я с о с т авляет 0,00003-0,0008 г и леж и т за пределам и ч увс т ви т ельно с т и вес о в. П ло т но с т ь фи льт ра о т м еч ает с я цвет о м упако во ч но й лент ы. Со о т вет с т венно увели ч ени ю р азм ер а по р пач ки о т еч ес т венных фи льт ро в, о по яс ываю т с и ней, бело й, ро зо во й, ч ерно й лент ам и , а на и х о бщ ей упако вке с т авят ш т ам п с о о т вет с т вую щ его цвет а. И х и с по льзо вани е зави с и т о т т и па о с адка. Для м елко кр и с т алли ч ес ки х о с адко в т и па ВаSO4 и с по льзую т наи бо лее пло т ные фи льт р ы с с и ней (реж е с бело й) лент о й, ч т о бы ч ас т и цы не пр о хо ди ли ч ерез его по ры. Ам о рфные о с адки с по с о бны заби ват ь по ры фи льт ра, удерж и ват ьс я в ни х и редко зам едлят ь фи льт ро вани е, по эт о м упри м еняю т фи льт р с ро зо во й лент о й. Для фи льт ро вани я с т удени с т ых о с адко в реко м ендую т фи льт ры с ч ерно й лент о й. Р азм еры во ро нки и фи льт р а о пределяю т с я ко ли ч ес т во м о с адка. Он не до лж ен зани м ат ь бо лее по ло ви ны фи льт р а. Фи льт р до лж ен быт ь ни ж е края во ро нки на 3-5 м м . Ско ро с т ь фи льт р о вани я зави с и т о т кач ес т ва закладки фи льт ра. П о с ледни й до лж ен пло т но при легат ь к кр аям во ро нки и не кас ат ьс я с т екла по вс ей его ни ж ней ч ас т и . В с луч ае по лно го при легани я к с т енкам во ро нки до с ам о го ко нус а фи льт р ую щ ая с по с о бно с т ь будет наи м еньш ей. П о эт о й ж е пр и ч и не фи льт р не с кладываю т ро вно вч ет веро , а ч ут ь с м ещ аю т его кр ая др уг о т но с и т ельно др уга. Ско ро с т ь фи льт р о вани я о с о бенно важ на при о бр або т ке с т удени с т ых о с адко в. Раст вор и осадок пер ен осят н а фи льт р т олько по палочке. У р о вень рас т во ра на фи льт ре до лж ен быт ь ни ж е его краев на 5 м м . К ко нцупро м ывани я по р ци и ж и дко с т и ум еньш аю т . П ри пр о м ывани и даю т с т еч ь ж и дко с т и с фи льт ра до ко нца, а зат ем нали ваю т но вую по рци ю небо льш о го о бъем а.

16

2.6.2. П ромы вны еж идкост и Для выбо ра про м ывно й ж и дко с т и уч и т ываю т с во йс т ва о с адко в: рас т во ри м о с т ь, с кло нно с т ь к пепт и заци и и др. П ро м ывная ж и дко с т ь ч ас т о с о держ и т до бавки , ум еньш аю щ и е эт и характ ери с т и ки и ли по давляю щ и е ки с ло т но -о с но вную ди с с о ци аци ю . Ес ли р ас т во ри м о с т ь о с адка знач и т ельно м еньш е до пус т и м о й, и о н не прет ерпевает ни каки х и зм енени й при про м ывани и , т о его про м ываю т во до й. Ч ас т о для по ни ж ени я р ас т во ри м о с т и и с по льзую т рас т во ры ам м о ни йных с о лей, с о держ ащ и х о дно и м енный с о с адко м ани о н. Ам о рфные о с адки , и м ея ни зкую р ас т во ри м о с т ь, с кло нны к пепт и заци и . И х про м ываю т рас т во рам и ам м и ака, ки с ло т , ам м о ни йных с о лей. Во вс ех с луч аях и с по льзую т с я р ас т во ры лет уч и х элект р о ли т о в (1-3%), удаляю щ и хс я при про кали вани и о с адка. П р и нео бхо ди м о с т и пр о м ываю т го ряч ей про м ывно й ж и дко с т ью . 2.7. Вы суш ивание, прокаливание осадков П о с ле про м ывани я по луч аю т о с адо к, с о держ ащ и й нео пределенно е ко ли ч ес т во во ды и лет уч и х ко м по нент о в про м ывно й ж и дко с т и . Выс уш и вани е и ли про кали вани е до по с т о янно й м ас с ы пр о во дят с целью по луч ени я вещ ес т ва и звес т но го с т ехи о м ет ри ч ес ко го с о с т ава. З нани е с т ехи о м ет ри и нео бхо ди м о для рас ч ет а ко ли ч ес т ва о пределяем о го вещ ес т ва по м ас с е взвеш и ваем о го о с адка (гр ави м ет р и ч ес ко й фо рм ы). Для переведени я о с адка в гр ави м ет ри ч ес кую фо рм упри м еняю т т ри с по с о ба: выс уш и вани е без нагревани я, выс уш и вани е при невыс о ко й т ем перат ур е, про кали вани е. К выс уш и вани ю пр и бегаю т т о гда, ко гда при про кали вани и по луч аю т с я вещ ес т ва неи звес т но го с т ехи о м ет ри ч ес ко го с о с т ава. В бо льш и нс т ве с луч аев для по луч ени я гр ави м ет р и ч ес ко й фо р м ы о с адки про кали ваю т при о пр еделенно й т ем перат уре в м уфельно й печ и . Тем пер ат ура, нео бхо ди м ая для по луч ени я ж елаем о го про дукт а, зави с и т о т при ро ды о с адка. Ес ли хи м и ч ес ки й с о с т ав о с аж даем о й фо рм ы при перехо де его в грави м ет ри ч ес кую не и зм еняет с я, т о про кали ваю т пр и с р авни т ельно невыс о ко й т ем перат уре, при ко т о ро й о зо ляет с я фи льт р, удаляет с я во да и лет уч и е ко м по нент ы про м ывно й ж и дко с т и . Н апри м ер, о с аж деннъй ВаSO4 м о ж но пр о кали т ь при 9000С. П р и о ч ень выс о ко й т ем перат уре о н м о ж ет ч ас т и ч но ди с с о ци и ро ват ь на о кс и д бари я и лет уч и й SO3. Ес ли пр евращ ени е о с адка в грави м ет ри ч ес кую фо рм у с о про во ж дает с я и зм енени ем хи м и ч ес ко го с о с т ава, т о т ребует с я выс о кая т ем перат ура. Н апри м ер, для пр евращ ени я ги дро кс и до в ж елеза, алю м и ни я и ли кр ем ни ево й ки с ло т ы в о кс и ды нео бхо ди м а т ем пер ат ур а 1000-11000С. П р и пр о кали вани и о с адка MgNH4PO4 во да и ам м и ак удаляю т с я пр и 100 0C, а пр евр ащ ени е его в грави м ет ри ч ес кую фо рм у Mg2P2O7 про т екает при 900°С.

17 Н ео бхо ди м ый и нт ервал т ем перат ур и с о о т вет с т вую щ и й ем у с о с т ав о с адка о пр еделяю т с по м о щ ью т ерм о вес о в. Э т о т пр и бо р фи кс и рует и зм енени е м ас с ы вещ ес т ва при м едленно м по выш ени и т ем перат уры до 10000С. Кри вая эт о й зави с и м о с т и называет с я т ерм о грави гр ам м о й. Она м о ж ет и м ет ь с ло ж ный ви д. Н апри м ер, о кс алат кальци я в зави с и м о с т и о т т ем пер ат ур ы прет ерпевает ряд и зм енени й. П ри 135° С удаляет с я адсо рби ро ванная во да, а м о но ги др ат разлагает с я до о кс и да по с хем е: СаС2О4 · Н 2О СаС2О4 СаСО3 СаО 135° 226-398° 478-635° 800-10250 П ри т ем перат урах, леж ащ и х м еж ду указанным и и нт ервалам и , с о с т ав о с адка с м еш анный и рас ч ет ко ли ч ес т ва вещ ес т ва нево зм о ж ен. Следо ват ельно , анали т и к до лж ен с о блю дат ь с т ро го о пределенный для каж до го о с адка и нт ер вал т ем перат ур и знат ь с о о т вет с т вую щ и й ем у с о с т ав вещ ес т ва. Во врем я про кали вани я м о гут про т екат ь по бо ч ные про цес с ы: во с с т ано влени е, о ки с лени е, улет уч и вани е ч ас т и вещ ес т ва вс ледс т ви е его разло ж ени я. Э т и про цес с ы нео бхо ди м о пр едви дет ь и предо т вр ат и т ь с о здани ем нео бхо ди м ых ус ло ви й. Г равимет рическаяф орма долж на бы т ь уст ойчивой во времяаналит ических операций и при х ранении. 2.8. Взвеш ивание г равимет рической ф ормы 1. Выс уш и ваю т о с адо кна фи льт р е в во ро нке на во здухе и ли в с уш и льно м ш кафу при т ем перат ур е 80-1000С до с легка влаж но го с о с т о яни я. П ерес уш и вани е недо пус т и м о по при ч и не во зм о ж ных по т ер ь о с адка вс ледс т ви е разрыва фи льт ра при закладке его в т и гель. Кр о м е т о го , пер ес уш енный фи льт р во с плам еняет с я при о зо лени и , ч т о недо пус т и м о . В с луч ае пер ес уш и вани я фи льт р и о с адо кс м ач и ваю т 2-3 каплям и во ды. 2. П ро кали ваю т пус т о й фарфо ро вый т и гель в м уфельно й печ и пр и т ем перат уре, нео бхо ди м о й для про кали вани я о с адка, до по с т о янно й м ас с ы. Ти гель не до лж ен с о держ ат ь т рещ и н и дефект о в краев. Его нельзя м ыт ь перед про кали вани ем во и збеж ани е его р азруш ени я П ро каленный в т еч ени е 30-40 м и нут т и гель перено с ят в экс и кат о ре в вес о вую ко м нат у, о хлаж даю т до т ем пер ат ур ы о кр уж аю щ его во здуха и взвеш и ваю т на анали т и ч ес ки х вес ах. Э т и о пер аци и по вт о ряю т до т ех по р, по ка м ас с а пус т о го т и гля не будет о т ли ч ат ьс я о т предыдущ ей бо лее ч ем на 0,1 - 0,2 м г. П о с ледню ю м ас с у с ч и т аю т по с т о янно й. 3. П ер ено с ят фи льт р с о с адко м в т и гель и по с т епенно о бугли ваю т фи льт р и о зо ляю т на го р елке и ли в м уфельно й печ и (З 00°С). 4. П ро кали ваю т о с адо к при нео бхо ди м о й т ем перат ур е до по с т о янно й м ас с ы. Вр ем я пер во го про кали вани я - 30-40 м и нут , по с ледую щ и х -20 м и нут .

18 Врем я о хлаж дени я зави с и т о т т ем пер ат ур ы о кр уж аю щ его во здуха. Оно до лж но быт ь по с т о янным и с т ро го о ди нако вым при по вт о рных о пераци ях. 5. П р и взвеш и вани и с нач ала нагр уж аю т ги рьки , а зат ем выни м аю т и з экс и кат о р а и с т авят на ч аш кувес о в т и гель. П о рядо кразгр узки о брат ный. М ас с а о с адка с ч и т ает с я по с т о янно й, ес ли о на о т ли ч ает с я о т предыдущ ей не бо лее, ч ем на 0,1 - 0,2 м г. 2.9. Расчет количест ва определяемог о вещ ест ва В гравиметрическом анал изе рас с ч и т ываю т : 1) вели ч и нунавес ки для анали за; 2) ко ли ч ес т во о с ади т еля; 3) ко ли ч ес т во ки с ло т ы для с о здани я т ребуем о го рН с реды; 4) о бъем и ко нцент раци ю про м ывно й ж и дко с т и ; 5) ко ли ч ес т во во зм о ж ных по т ерь при про м ывани и ; 6) ко ли ч ес т во о пр еделяем о го вещ ес т ва и м ас с о вую до лю . П ер вые пят ь о т но с ят к предвар и т ельным о ри ент и ро во ч ным рас ч ет ам по с ледни й - до лж ен быт ь выпо лнен с до пус т и м о й т о ч но с т ью . З ная с о с т ав гр ави м ет ри ч ес ко й фо рм ы о с адка и его т о ч ную м ас с у, пр о во дят рас ч ет ко ли ч ес т ва о пр еделяем о го вещ ес т ва с уч ет о м с т ехи о м ет ри ч ес ки х ко эффи ци ент о в, с вязываю щ и х грави м ет ри ч ес кую и о пр еделяем ую фо р м ы. Со с т ав о пр еделяем о го вещ ес т ва и но гда с о впадает с с о с т аво м грави м ет ри ч ес ко й фо рм ы. Н апр и м ер, крем ни евую ки с ло т у в с и ли кат ах о пр еделяю т и взвеш и ваю т в фо рм е SiO2. В эт и х с луч аях про цент но е с о держ ани е о пр еделяем о го вещ ес т ва в анали зи р уем о м о бразце р ас с ч и т ываю т по фо рм уле:

ω=

m(SiO 2 ) ⋅ 100% , ma

(1)

где m(SiO2) –м ас с а гр ави м ет ри ч ес ко й фо рм ы, г; ma – м ас с а абс о лю т но -с ухо й навес ки анали зи р уем о го о бразца, г. Ч ащ е вс его о пределяем ый ко м по нент являет с я с о с т авно й ч ас т ью взвеш и ваем о й м ас с ы (напри м ер, бари й – в BaSO4, м агни й – в MgP2O7). В эт и х с луч аях нуж ен перес ч ет м ас с ы грави м ет ри ч ес ко й фо р м ы на о пределяем ую . П р и еди ни ч ных с т ехи о м ет ри ч ес ки х ко эффи ци ент ах, как в с луч ае бари я, м ас с а о пределяем о го элем ент а (mо пр ) т ак о т но с и т с я к м ас с е грави м ет р и ч ес ко й фо рм е (mгр ), како т но с ят с я и х м о лярные м ас с ы:

m о пр m гр

=

M о пр M гр

,

(2)

m(Ba) = mгр (BaSO4 ) ⋅

М (Ba) М (BaSO4 )

(3)

19 В при м ер е с м агни ем уч и т ываю т с т ехи о м ет ри ю : m(Mg) = mгр (Mg2 P2O7 ) ⋅

2M(Mg) M(Mg2 P2 O7 )

(4)

П р и о пределени и м ас с ы Fe3O4 по м ас с е Fe2O3 р ас с ч и т ываю т т аки м о бразо м : 2M(Fe3O4 ) m(Fe3O4 ) = mгр (Fe2 O3 ) ⋅ (5) 3M(Fe2 O3 ) Вт о р о й ч лен в ур авнени ях (3-5) называет с я факт о ро м перес ч ет а и ли грави м ет ри ч ес ки м факт о ро м (F). Его фи зи ч ес ки й с м ыс л: о н по казывает , како м у ко ли ч ес т ву о пр еделяем о го вещ ес т ва с о о т вет с т вует 1 г грави м ет ри ч ес ко й фо рм ы. Общ ая фо рм ула для рас ч ет а м ас с ы о пр еделяем о го вещ ес т ва по грави м ет ри ч ес ко й м ас с е: mо пр = mгр · F (6) Общ ая фо рм ула для рас ч ет а про цент но го с о держ ани я о пр еделяем о го ко м по нент а в анали зи р уем о м о бразце: m о пр m гр ⋅ F ⋅ 100 ω% = ⋅ 100 = (7) mа ma Ч ем м еньш е вели ч и на F, т ем т о ч нее анали з. Н а пр акт и ке р едко и с по льзую т о с адки с небо льш о й м о лярно й м ас с о й. П р и о дно й и т о й ж е по т ер е о с адка MgO и Mg2P2O7 по т еря м агни я при его о пр еделени и будет бо льш е в пер во м с луч ае, т .к.: M (Mg) 2M ( Mg ) F1 = бо льш е ч ем , F2 = (8) M (MgO) M (Mg 2 P2 O 7 ) Вели ч и на F до лж на с о держ ат ь ч ет ыре знач ащ и е ци фры, напри м ер: X ⋅ M о пр X ⋅ M о пр F1 = = 0,07745 и ли F2 = = 1,785 Y ⋅ M гр Y ⋅ M гр 2.10. М ет ролог ическаяоценка результ ат ованализа Для о ценки во с про и зво ди м о с т и и т о ч но с т и результ ат о в про во дят ряд анали зо в о дно го и т о го ж е о бразца. С по м о щ ью Q- кри т ери я и с клю ч аю т результ ат ы, наи бо лее о т ли ч аю щ и ес я о т о с т альных результ ат о в анали за. Далее рас с ч и т ываю т с р еднее ари фм ет и ч ес ко е ( X ) ряда о пр еделени й, с т андарт но е о т кло нени е (S), вели ч и нудо вери т ельно го и нт ер вала (P = 0,95) и до вер и т ельные грани цы с р еднего , в ко т о рых с заданно й вер о ят но с т ью до лж но нахо ди т ьс я дейс т ви т ельно е знач ени е. Для о ценки прави льно с т и результ ат а анали за с равни ваю т знач ени е ( X ) с и звес т ным знач ени ем (х), нахо дят абс о лю т ную и о т но с и т ельную о ш и бки , реш аю т во про с о при ро де по греш но с т и , с р авни вая ( X - х) с вели ч и но й с луч айно й о ш и бки .

20 В с вязи с дли т ельно с т ью и т р удо ем ко с т ью гр ави м ет ри ч ес ко го анали за и нево зм о ж но с т ью его по вт о рени я м ат ем ат и ч ес кую о бр або т ку результ ат о в про во дят по данным , по луч енным гр уппо й с т удент о в, ес ли анали зи р ует с я о дно и т о ж е вещ ес т во . Э т о т пр и ем называет с я рандо м и заци ей. 3. П РА К Т И Ч Е СК И Е РА Б О Т Ы 3.1. А нал из сил иката Ц ель р абот ы – о владет ь т ехни ко й гр ави м ет ри ч ес ко го о пр еделени я ко м по нент а, вхо дящ его в с о с т ав с ло ж но го о бъект а. С ущ н ост ь р абот ы . Сил икаты – с ло ж ные при ро дные и ли и с кус с т венные о бъект ы, о с но ву ко т о рых с о с т авляю т ки с ло ро дсо держ ащ и е с о еди нени я кр ем ни я. В с о с т ав с и ли кат о в вхо дят р азли ч ные элем ент ы пер и о ди ч ес ко й с и с т ем ы в ви де с ло ж ных с о лей. Ч и с ло о пределяем ых ко м по нент о в зави с и т о т цели анали за. Анали з т р удо ем о к, т ак как с вязан с о пер аци ям и с плавлени я и разделени я ко м по нент о в. В нас т о ящ ем указани и о пи с ано о пределени е SiO2 и адсо рби ро ванно й во ды (и ли ги гро с ко пи ч ес ко й влаги ). Выданный о бразец с и ли кат а т щ ат ельно рас т и р аю т в агат о во й с т упке агат о вым пес т и ко м до ди с пер с но с т и пудры. Для анали за бер ут о дну за др уго й две разли ч ные по м ас с е навес ки , и о пределени е влаж но с т и про во дят параллельно с о пр еделени ем SiO2. 3.1.1. О п редел ение гигроскоп ической воды Пр и бор ы : вес ы т ехни ч ес ки е и анали т и ч ес ки е, т ерм о с т ат . Посуда: бю кс с при т ер т о й крыш ко й, ч ас о во е с т екло , ло пат о ч ка, ки с т о ч ка, экс и кат о р. М ет оди ка в ы полн ен и я р абот ы : Для о пределени я влаж но с т и бер ут навес ку рас т ерт о го с и ли кат а, бли зкую по м ас с е ко дно м у гр ам м у. Ч и с т ый пус т о й бю кс предвар и т ельно взвеш и ваю т на т ехни ч ес ки х вес ах. От крываю т кр ыш ку, кладут ее “бо ко м ” на бю кс и с т авят его на 1 ч ас в с уш и льный ш каф при т ем пер ат ур е 105-110 0С. Выс уш енный бю кс закрываю т крыш ко й, с т авят в экс и кат о р и перено с ят в вес о вую ко м нат у. П о с ле о хлаж дени я до ко м нат но й т ем пер ат ур ы бю кс взвеш и ваю т на анали т и ч ес ки х вес ах. Снач ала нагр уж аю т ги р ьки , зат ем выни м аю т бю кс и з экс и кат о р а, о т крываю т и с но ва закрываю т его кр ыш ко й для выравни вани я давлени я, и взвеш и ваю т бю кс . Для до ведени я м ас с ы бю кс а до по с т о янно й до с т ат о ч но о дно го ч ас а выс уш и вани я. П о с ле взвеш и вани я в бю кс т о т ч ас перено с ят навес ку с по м о щ ью ки с т о ч ки (пера) и взвеш и ваю т бю кс с навес ко й с т о ч но с т ью до 0,1- 0,2 м г. П о разно с т и м ас с бю кс а с с и ли кат о м и пус т о го нахо дят вели ч и ну навес ки для о пр еделени я влаж но с т и . П ерено с ят бю кс в экс и кат о ре в лабо рат о ри ю , с т авят бю кс в с уш и льный ш каф и выс уш и ваю т в т еч ени и ч ас а пр и т ем пер ат ур е

21 105 -110 С. Крыш ка рас по ло ж ена т акж е, как и в с луч ае выс уш и вани я пус т о го бю кс а. З ат ем бю кс выни м аю т , закрываю т крыш ко й и в экс и кат о ре пер ено с ят в вес о вую ко м нат у. П о с ле о хлаж дени я бю кс о пят ь взвеш и ваю т . Операци и по вт о ряю т до по луч ени я по с т о янно й м ас с ы с и ли кат а, при ч ем м ас с а при по с леднем взвеш и вани и м о ж ет о т ли ч ат ьс я о т предыдущ ей на 0,1- 0,2 м г. М ас с а выс уш енно го о бр азца нахо ди т с я по р азно с т и м еж ду по с т о янным и м ас с ам и бю кс а с с и ли кат о м и пус т о го бю кс а. П ро цент но е с о держ ани е адсо рби ро ванно й во ды рас с ч и т ываю т по фо рм уле: 0

ω(H 2 O) =

m в.с − m а ⋅ 100% , m в.с .

(9)

где mв.с . - м ас с а навес ки во здуш но -с ухо го с и ли кат а, г; mа - м ас с а навес ки абс о лю т но -с ухо го с и ли кат а, г. От т о го , с како й по греш но с т ью о пр еделена влаж но с т ь, зави с и т т о ч но с т ь о пр еделени я о кс и да крем ни я в с и ли кат е. 3.1.2. О п редел ение SiO2 всил икате Б о льш и нс т во с и ли кат о в не рас т во р яет с я в ки с ло т ах, по эт о м у и х с нач ала с плавляю т , а зат ем р азлагаю т с лав во до й и ки с ло т о й (выщ елач и ваю т ). Ч ащ е вс его для эт о го и с по льзую т разбавленную хло р и с т о во до р о дную ки с ло т у. П о с ле т ако го разло ж ени я с плава о бр азует с я кр ем ни евая ки с ло т а, ко т о р ая и з перес ыщ енно го р ас т во ра не выделяет с я в м о но м ерно м с о с т о яни и , а прет ерпевает про цес с ко нденс аци о нно й по ли м ери заци и . П о ли м ер ные ч ас т и цы кр ем ни ево й ки с ло т ы в ки с ло й с реде агреги р ую т . Ч ем выш е с т епень о безво ж и вани я, т ем выш е с т епень по ли м ери заци и , т ем по лнее выделяет с я кр ем ни евая ки с ло т а и з р ас т во ра. Ст епень по ли м ер и заци и увели ч и вает с я в при с ут с т ви и ж елат и на. Одно врем енно пр о и с хо ди т о т делени е ее о т о с т альных ко м по нент о в с и ли кат а. В фи льт рат е м о ж ет о казат ьс я небо льш о е ко ли ч ес т во кр ем ни ево й ки с ло т ы в м о но м ер но й фо р м е, ко т о р ую о пр еделяю т фо т о м ет р и ч ес ки м м ет о до м . То ч но с т ь о пр еделени я до лж на быт ь 0,1- 0,2 %. Пр и бор ы : м уфельная печ ь, вес ы анали т и ч ес ки е и т ехни ч ес ки е. Реакт и в ы : Карбо нат нат ри я безво дный (плавень) Х ло р и с т о во до ро дная ки с ло т а (ρ = 1,12) Ж елат и н, 1 % - ный рас т во р Ти о ци анат ам м о ни я, 10 % - ный рас т во р

22 Посуда общ ая: Ст упка фарфо ро вая с пес т и ко м (бо льш ая). Фарфо ро вая ч аш ка (бо льш ая). Ко лба ем ко с т ью 1-2 л. Б ани во дяные на 10-12 про б. Щ и пцы с плат и но вым и нако неч ни кам и . П о дс т авки с гнездам и для ч аш ек. Ц и ли ндры на 10 м л – 4 ш т . М ензурки (ци ли ндры) на 50 и ли 100 м л – 2 ш т . П ро би рки – 2-3 ш т . Э кс и кат о р (бо льш о й).

Посуда и н ди ви дуальн ая: Ст упка агат о вая с пес т и ко м . П лат и но вый т и гель. Ч ас о во е с т екло (м аленько е). Л о пат о ч ка, перо , ки с т о ч ка. Ст еклянная ло пат о ч ка. Ч ас о во е с т екло (по ди ам ет ру ч аш ки ). Ч аш ка фарфо ро вая. П ало ч ка ли т ая с о плавленным и ко нцам и (ко ро т кая). Ст аканч и ки на 50-100м л - 2 ш т уки . П и пет ка – капельни ца. П ро м ывалка с капи ллярным но с и ко м . М ерная ко лба на 250 м л. Во ро нка. Фи льт р с ро зо во й лент о й. Ти гель фарфо ро вый. М аленьки й экс и кат о р.

М ет оди ка опр еделен и я си ли кат а: С плавление. Си ли кат с плавляю т с пят и кр ат ным ко ли ч ес т во м безво дно го кар бо нат а нат ри я, ко т о рый пр едвари т ельно хо ро ш о р ас т и раю т в фарфо р о во й с т упке. Для с плавлени я взвеш и ваю т 3 гр ам м а с о ды на т ехни ч ес ки х вес ах (в про би рке, с т аканч и ке, на кальке). Взвеш и ваю т ч ас о во е с т екло с нач ала на т ехни ч ес ки х, а зат ем на анали т и ч ес ки х вес ах. Н а ч ас о во м с т екле бер ут навес ку с и ли кат а, бли зкую по м ас с е к0,5 г, с т о ч но с т ью до 0,1-0,2 м г. П о крываю т дно плат и но во го т и гля при м ерно 1/4 - 1/3 ч ас т ью с о ды и перено с ят в него ко ли ч ес т венно навес ку с и ли кат а, о м ывая ч ас о во е с т екло с о до й. Выс ыпаю т по ч т и вс ю с о дув т и гель, о с т авляя с о вс ем незнач и т ельную ч ас т ь ее (0,03 г). П ер ем еш и ваю т с и ли кат с плавнем в т и гле с т еклянно й ло пат о ч ко й и о м ываю т по с ледню ю о с т ат ко м карбо нат а нат ри я, выс ыпая его ро вным с ло ем на по верхно с т ь с м ес и с и ли кат а с с о до й в т и гле. Ти гли бер ут щ и пцам и с плат и но вым и нако неч ни кам и и с т авят в м уфельную печ ь с т ем перат уро й 500600°С, а зат ем увели ч и ваю т т ем пер ат ур у до 1000-1200°С. Н ельзя до пус кат ь бурно го вс ки пани я с о ды и разбрызги вани я с и ли кат а на с т енки т и гля, на ко т о рых о н м о ж ет о с т ат ьс я не разло ж енным . Сплавлени е дли т с я 30-40 м и нут при 1000-1200°С. Ко нец с плавлени я о пределяю т по прекращ ени ю выделени я СО2 и ж и дко м у с о с т о яни ю плава. П о с ле эт о го т и гель выни м аю т , с легка накло няя его в р азные с т о р о ны, рас пр еделяя плав по с т енкам , зат ем 3 р аза по гр уж ает т и гель в верт и кально м по ло ж ени и при м ерно на 2/3 ч ас т и его в хо ло дную ди с т и лли ро ванную во ду, нали т ую в бо льш ую ч аш ку. П р и т ако м с по с о бе о хлаж дени я в зас т ывш ем плаве по являет с я м и кр о т р ещ и ны и о н легч е и звлекает с я и з т и гля. Ст авят т и гель в и нди ви дуальную фарфо р о вую ч аш ку, нали ваю т в него 2-3 м л го ряч ей во ды,

23 даю т плаву о с т ыт ь, ч т о бы м ож н о бы ло в зят ь р укам и т и гель в т ом м ест е, гдер асполож ен заст ы в ш и й плав. П лат ина - очень мяг кий мет алл, лег ко деф ормирует ся, порт ит ся, поэт ому т ребует ост орож ног о обращ ения. Вы щ елачивание. З адач а анали т и ка - ко ли ч ес т венно и звлеч ь плав и з т и гля и перенес т и его в ч аш ку. Снач ала и звлекаю т р ас т во ри м ую ч ас т ь плава го ряч ей во до й, нали вая ее нес ко лько раз по рци ям и по 2-3 м л и с по с о бс т вуя м ехани ч ес ко м у и звлеч ени ю плава о плавленно й ко ро т ко й пало ч ко й. Р ас т во р и з т и гля перено с ят в ч аш ку по пало ч ке, при кас аяс ь к ней кр аем т и гля. Кус о ч ки плава перено с ят в ч аш ку пало ч ко й, его о с т ат ки в т и гле р ас т во ряю т в ки с ло т е, при бавляя ее по каплям , и о ч ень о с т о р о ж но выли ваю т рас т во р с и ли кат а по пало ч ке в ч аш ку, по с ледню ю при крываю т во гнут о й с т о ро но й ч ас о во го с т екла, ч т о бы не было знач и т ельных по т ерь р ас т во ра вс ледс т ви е выделени я углеки с ло го газа. Ти гель о м ываю т ки с ло т о й с о вс ех с т о ро н до т ех по р, по ка рас т во р ее не пер ес т анет о краш и ват ьс я в ж елт ый цвет . Ес ли о с но вную м ас с у плава не удает с я и звлеч ь м ехани ч ес ки , т о т и гель кладут на бо к в ч аш ку, нали вая в нее с т о лько ки с ло т ы (по с т енке ч аш ки по дс т екло м ), ч т о бы т и гель был по гр уж ен хо т я бы напо ло ви ну, и о с т авляю т его до по лно го р ас т во рени я. Ес ли реакци я пр екр ащ ает с я, т о по дли ваю т ещ е ки с ло т ы. П о с ле эт о го пало ч ко й выни м аю т т и гель, о м ываю т во до й с нач ала внеш ни е с т енки , а зат ем , держ а его пальцам и , о бм ываю т внут р и , ко ли ч ес т венно и звлекая плав. Н а с т енках т и гля не до лж ны о с т ават ьс я ч ас т и ч ки крем ни ево й ки с ло т ы, ко т о рые бес цвет ны и пло хо зам ет ны. П лав про до лж аю т р ас т во рят ь в ч аш ке, надавли вая на его ч ас т и цы пало ч ко й. П о с леднее нео бхо ди м о делат ь по т о м у, ч т о крем ни евая ки с ло т а о бво лаки вает ч ас т и цы плава, препят с т вуя пр о ни кно вени ю внут рь р ас т во ри т еля. П о с ле по лно го прекращ ени я выделени я СО2 р ас т во рени е с ч и т аю т зако нч енным . Общ и й о бъем рас т во ра до лж ен с о с т авлят ь не м енее 2/3 о бъем а ч аш ки . Р ас т во р, с о держ ащ и й зо ль крем ни ево й ки с ло т ы, до лж ен и м ет ь ж елт о зеленый цвет и не до лж ен с о держ ат ь пес ка на дне, с ви дет ельс т вую щ его о пло хо м с плавлени и . Упаривание. Э т а о пераци я пр о во ди т с я на во дяно й бане с целью деги драт аци и и по ли м ери заци и крем ни ево й ки с ло т ы. Н ео бхо ди м о с т ро го с леди т ь за нали ч и ем во ды в бане. П о ус ко р енно м у с по с о бу упари ваю т до влаж но го с о с т о яни я с о лей, с ни м ая о с адо к с о с т ено к ч аш ки на дно в про цес с е упар и вани я. Со держ и м о е о хлаж даю т , при ли ваю т 10 м л Н С1 (ρ = 1,12), о м ывая ею с т енки ч аш ки и по м о гая р ас т во рени ю о плавленным ко нцо м пало ч ки . Ч ерез 2-3 м и нут ы при ли вает 5-6 м л рас т во р а ж елат и на, перем еш и ваю т и о с т авляю т на 5-7 м и нут . З а эт о врем я в во ро нкузакладываю т по вс ем пр ави лам фи льт р с ро зо во й лент о й, про гр еваю т его го ряч ей во до й, нали вая ее до краев фи льт ра. П о ка во да с т екает в ко лбу, в ч аш ку нали ваю т 40-50 м л го ряч ей, при го т о вленно й зар анее, во ды и пер ем еш и ваю т . Во ду и з м ерно й ко лбы выли ваю т и при с т упаю т кфи льт ро вани ю .

24 Ф ильт рование и промы вание. Во и збеж ани е пепт и заци и крем ни ево й ки с ло т ы к фи льт ро вани ю пр и с т упаю т с разу по с ле при бавлени я во ды к с и ли кат у. Н о с и к ч аш ки с внеш ней с т о ро ны с легка с м азываю т вазели но м и по пало ч ке быс т ро декант и р ую т рас т во р , по ка не о с т ыл фи льт р. Фи льт р ат с о би раю т в м ер ную ко лбу на 250 м л. Р ас т во р в ч аш ке пери о ди ч ес ки по до греваю т на во дяно й бане. П о с ле с ли вани я м ат о ч но го рас т во ра о с адо кпро м ываю т 2-3 р аза в ч аш ке небо льш и м и по рци ям и го ряч ей про м ывно й ж и дко с т и (1%-ный р ас т во р Н С1). З ат ем с по м о щ ью про м ывно й ж и дко с т и о с адо к кр ем ни ево й ки с ло т ы ко ли ч ес т венно перено с ят на фи льт р. В ко нце пер енес ени я о с адка пало ч ку и ч аш ку выт и р аю т кус о ч ко м беззо льно го фи льт р а и кладут его в во ро нку, о по лас ки ваю т ч аш ку ещ е р аз и про до лж аю т пр о м ывани е о с адка на фи льт ре, направляя т о нкую с т р ую ж и дко с т и по с пи рали - с верхувни з. С целью бо лее быс т ро го про м ывани я го ряч ую про м ывную ж и дко с т ь нали ваю т м аленьки м и по рци ям и по с ле т о го , как с т еч ет пр едыдущ ая. О ч и с т о т е о с адка с удят по о т с ут с т ви ю и о но в ж елеза в по с ледни х по рци ях пр о м ывно й ж и дко с т и , с т екаю щ ей с о с адка. Кач ес т венную реакци ю выпо лняю т не ранее, ч ем про фи льт р ую т о ко ло 200 м л рас т во ра. В про би рку наби раю т 3-5 кап. фи льт рат а, с т екаю щ его с во р о нки , до бавляю т 2-3 м л 10%-но го р ас т во ра KCNS. Ес ли ро зо вая о крас ка о т с ут с т вует , т о с ч и т аю т , ч т о крем ни евая ки с ло т а о т м ыт а и о т др уги х при м ес ей, ес ли в с и ли кат е ж елеза м ало (1-3%), т о о т с ут с т ви е ро зо во й о крас ки в пр о бе фи льт рат а ещ е не с ви дет ельс т вует о ч и с т о т е о с адка. В эт о м с луч ае о ч и с т о т е о с адка с удят по равенс т ву с ухи х о с т ат ко в, по луч енные на предм ет но м с т екле по с ле упари вани я фи льт р ат а и капли про м ывно й ж и дко с т и , по м ещ енные рядо м . Кр ем ни евая ки с ло т а до лж на быт ь бес цвет но й. Фи льт рат , не до во дя до м ет ки , хранят для дальнейш его анали за. Во р о нку с т авят в с уш и льный ш каф (80-100°С) и по дс уш и ваю т о с адо к до с легка влаж но го с о с т о яни я. З ат ем о с т о ро ж но бер ут фи льт р за т ро йно й с ло й, выни м аю т его и з во ро нки , с кладываю т и по м ещ аю т в предвари т ельно до веденный до по с т о янно й м ас с ы фар фо ро вый т и гель, о бугли ваю т , зат ем о зо ляю т фи льт р пр и 300-400°С. Ос адо к про кали ваю т при 1000-1200°С до по с т о янно й м ас с ы, про до лж и т ельно с т ь перво го про кали вани я 30-40 м и нут . П ри по вт о рных про кали вани ях врем я ум еньш аю т до 20 м и нут . П ро каленный ч и с т ый о кс и дкрем ни я до лж ен быт ь с неж но -белым и легки м . Взвеш и ваю т быс т ро , не до пус кая по гло щ ени я влаги . Н ахо дят м ас с у (mгр ) про каленно го о кс и да крем ни я SiO2. Со держ ани е о кс и да в с и ли кат е рас с ч и т ывает по фо р м уле: m (SiO 2 ) ω = гр ⋅ 100% (10) ma где ma– м ас с а абс о лю т но с ухо й навес ки с и ли кат а, ко т о рую нахо дят по фо рм уле

25

ω(Н 2 О) = m в − m ( Н 2 О) (11) 100 где mв - м ас с а во здуш но -с ухо й навес ки с и ли кат а, взят о го для с плавлени я, г; ω (Н 2О) - с о дер ж ани е адс о рби ро ванно й во ды в с и ли кат е, %. ma = mв − mв ⋅

П о луч енный р езульт ат с равни ваю т с результ ат о м , при нят ым за дейс т ви т ельный, и нахо дят о ш и бкуо пределени я Δ Х в с и ли кат е. 3.2.О п редел ение б ария вхл ориде б ария (BaС12·2H2O) Ц ель р абот ы : о владет ь м ет о ди ко й и т ехни ко й гр ави м ет р и ч ес ко го анали за вещ ес т в, даю щ и х кри с т алли ч ес ки е о с адки . Ос аж дени е бари я про во дят и з р ас т во ра его хло р и да рас т во ро м с ерно й ки с ло т ы: BaCl2 + H2SO4 = BaSO4 + 2HCl И з уравнени я реакци и с ледует , ч т о вещ ес т ва р еаги р ую т в м о льно м о т но ш ени и 1:1. Ос аж даем ая фо рм а BaSO4 по с ле про кали вани я при до пус т и м о й т ем пер ат ур е превращ ает с я в грави м ет ри ч ес кую , не м еняя хи м и ч ес ко го с о с т ава. М ас с а гр ави м ет ри ч ес ко й фо рм ы м о ж ет леж ат ь в пределах 0,25 - 0,50 г. П о ур авнени ю р еакци и про во дят рас ч ет ы: а) м ас с ы навес ки анали зи р уем о го вещ ес т ва; б) ко ли ч ес т ва о с ади т еля. Н асчет н ав ески ВаCl2 ·2H2O. Н ахо дят , с ко лько м о ль ВаSO4 с о держ и т с я в м ас с е 0,5 г эт о го вещ ес т ва:

m(BaSO4 ) 0,5 = = 0,002м о ль M(BaSO4 ) 233,4 где n - ко ли ч ес т во вещ ес т ва ВаSO4, м о ль; m (ВаSO4 ) - м ас с а грави м ет ри ч ес ко й фо р м ы,г; M (ВаSO4) - м о лярная м ас с а, г/м о ль. n=

Так как 1 м о ль хло ри да бари я дает 1 м о ль ВаSO4, т о для о с аж дени я по с леднего в ко ли ч ес т ве 0,002 м о ль т ребует с я с т о лько ж е м о ль ВаСl2· 2H2O. М ас с ухло ри да бар и я для анали за рас с ч и т ываю т по фо рм уле: m = n· M Ес ли о бъект загрязнен при м ес ям и и с о держ ани е ч и с т о го вещ ес т ва в нем с о с т авляет пр и м ерно ω %, т о м ас с унавес ки для анали за нахо дят по фо рм уле: m ⋅100 mан = ω Таки е ж е р ас ч ет ы про во дят , о р и ент и руяс ь на м и ни м ально до пус т и м ую м ас с у ВаSO4 - 0,25 г. Н авес ку для анали за берут в пределах 0,25 -0,50 м г с т о ч но с т ью

26 до 0,1 м г. Ч ем бо льш е при м ес ей в вещ ес т ве, т ем бо льш е до лж на быт ь навес ка. Н авес ку, с о о т вет с т вую щ ую с о дер ж ани ю 0,001-0,002 м о ль ВаСl2·Н 2О, рас т во ряю т при м ерно в 200 м л во ды и по луч аю т рас т во р с ко нцент р аци ей 0,005 - 0,010 м о ль/л. Расчет коли чест в а осади т еля Со глас но ур авнени ю реакци и для о с аж дени я по т ребует с я 0,002 м о ль с ерно й ки с ло т ы. Ко ли ч ес т во вещ ес т ва, с о держ ащ еес я в рас т во р е, с вязано с ко нцент р аци ей эт о го вещ ес т ва и его о бъем о м (V) с ледую щ ей кали бр о во ч но й зави с и м о с т ью : n = C· V, м о ль Ес ли задано ко ли ч ес т во вещ ес т ва, нео бхо ди м о е для р еакци и , и и звес т на и с хо дная м о ляр ная ко нцент р аци я р ас т во ра эт о го вещ ес т ва; т о нахо дят о бъем рас т во ра. Объем 1 М рас т во ра с ер но й ки с ло т ы, нео бхо ди м ый для экви м о лекуляр но го взаи м о дейс т ви я с хло ри до м бар и я, р авен 0,002 м о ль = 1 м о ль/л · V; V = 0,002 л (и ли 2 м л) Для по ни ж ени я рас т во ри м о с т и о с адка и бо лее по лно го о с аж дени я бари я бер ут 0,003 м о ль и ли 3 м л 1 М р ас т во ра с ер но й ки с ло т ы. Э т о ко ли ч ес т во с ерно й ки с ло т ы вно с ят в с т акан, с о держ ащ и й о ко ло 50 м л во ды, и по луч аю т 0,05 М рас т во р о с ади т еля. Расчет коли чест в а хлор и ст оводор одн ой ки слот ы . С целью по выш ени я рас т во ри м о с т и и по луч ени я бо лее кр упно кри с т алли ч ес ко го о с адка BaSO4 о с аж дени е про во дят и з ки с ло го рас т во ра. В ли т р е 0,1 М р ас т во ра Н С1 (рН =1) рас т во р яет с я 0,01 г. BaSO4 и ли 4,3· 10-5 м о ль, ч т о по ч т и в 4 раза превыш ает равно вес ную рас т во р и м о с т ь в ч и с т о й во де. Н а практ и ке с ульфат бари я о с аж даю т и з рас т во ро в 0,05 м о лярных по хло ри с т о во до ро дно й ки с ло т е (р Н = 1,3). Следо ват ельно , для 200 м л рас т во ра нео бхо ди м о : n(HCl) = 0,05 м о ль/л ·0,2 л = 0,01 м о ль ки с ло т ы. С др уго й с т о р о ны: n(HCl) = Cи с х(HCl) ·Vи с х , где Cи с х (HCl) и Vи с х – с о о т вет с т венно ко нцент р аци я и о бъем и с хо дно й ки с ло т ы, ко т о р ую при ли ваю т кр ас т во р ухло ри да бар и я. Ес ли в лабо рат о ри и и м еет с я 2 М рас т во р Н Сl, т о 0.01 ⋅ 10 3 м м о ль = 5м л. Vи сх (HCl) = 2м м о ль / м л Таки м о бразо м , о бъем ки с ло т ы, нео бхо ди м ый для с о здани я т р ебуем о й ки с ло т но с т и р ас т во ра, рас с ч и т ываю т по ур авнени ю м ат ер и ально го баланс а: Cи с х· Vи с х = Сз · Vз где Сз – т р ебуем ая ко нцент раци я рас т во ра ки с ло т ы, м о ль/л; Vз - о бъем анали зи р уем о го рас т во р а, в ко т о ро м нео бхо ди м о с о здат ь т ребуем ую ко нцент раци ю Н Сl.

27 Это уравнени е и с по льзует с я вс егда при при го т о влени и разбавленных рас т во ро в лю бых вещ ес т в и з бо лее ко нцент ри ро ванных. В ко нце о с аж дени я ко ли ч ес т во ки с ло т ы увели ч и вает с я при м ерно в 2 раза за с ч ет про т екани я реакци и . М ет оди ка пр оведен и я ан али за. Н авес ку с о ли бари я ВаCl2 ·2H2O м ас с о й о ко ло 0,5 г бер ут на ч ас о во м с т екле с т о ч но с т ью до 0,1 м г и ко ли ч ес т венно перено с ят ее в с т акан ем ко с т ью 250-300 м л, о м ывая с т екло го ряч ей во до й. Х ло ри дбари я рас т во р яю т при м ер но в 200 м л го ряч ей во ды и до бавляю т 5 м л 2 М рас т во р а Н Сl. В др уго й с т акан нали ваю т о ко ло 50 м л го ряч ей во ды и до бавляю т 3 м л H2SO4. Опус каю т в рас т во р с ВаCl2 · 2H2O пало ч куи при непр ерывно м перем еш и вани и при бавляю т м едленно пи пет ко й р ас т во р с ерно й ки с ло т ы. П ро цес с при ли вани я до лж ен дли т ьс я не м енее 45 м и нут , т о ес т ь о с ади т ель при бавляю т с о с ко ро с т ью 1 капля за 2 - 4 с екунды. Н е выни м ая пало ч ки , накр ываю т с т акан бум аго й и о с т авляю т его в с т о ле для “с т арени я” о с адка. П р и с т упаю т к фи льт ро вани ю не ранее, ч ем ч ерез 3 ч ас а и т о лько в т о м с луч ае, ес ли м ат о ч ный рас т во р надо с адко м с о верш енно про зр ач ен. Ос т о ро ж но с ни м аю т бум аж ную кр ыш ку и с легка с м азываю т ж и ро м но с и к с т акана с внеш ней с т о ро ны. В во ро нку по выш ео пи с анным прави лам закладываю т беззо льный фи льт р с с и ней лент о й фи льт р и про веряю т с ко ро с т ь фи льт ро вани я, нали вая в во ро нку ди с т и лли ро ванную во ду. Во р о нку вс т авляю т в ко ни ч ес кую ко лбу ем ко с т ью 250-300 м л, по дно с ят с т акан, выни м аю т о с т о ро ж но пало ч ку, по м ещ аю т ее по днебо льш и м угло м надцент р о м во ро нки и с ли ваю т м ат о ч ный рас т во р по пало ч ке на фи льт р. П о о ко нч ани и с ли вани я м ат о ч но го р ас т во ра пр о веряю т по лно т уо с аж дени я бар и я, для ч его к нем у пр и ли ваю т нес ко лько капель р азбавленно го рас т во ра с ерно й ки с ло т ы. В с луч ае по м ут нени я до бавляю т ещ е неко т о ро е ко ли ч ес т во ее и о с т авляю т рас т во р для “с т ар ени я”. Ос но вно й и до по лни т ельный о с адки о бъеди няю т по с ле с т арени я по с леднего . Ес ли м ат о ч ный р ас т во р не м ут неет , т о его выли ваю т и пр и с т упаю т кпро м ывани ю о с адка хо ло дно й во до й в с т акане (34 р аза). В с т акан нали ваю т небо льш ую по рци ю во ды (10-20 м л), перем еш и ваю т , даю т о с ес т ь о с адку и ч ерез 2-3 м и нут ы с ли ваю т ж и дко с т ь на фи льт р, а к о с адку при ли ваю т но вую по рци ю во ды; ее нали ваю т на фи льт р по с ле т о го , какпо лно с т ью с т еч ет пр едыдущ ая по рци я. О ч и с т о т е о с адка с удят по о т с ут с т ви ю Cl- - и о на в во де, с т екаю щ ей с о с адка. Р еакци ю пр о во дят в про би рке, куда о т би раю т 1-2 капли фи льт р ат а, выт екаю щ его и з во р о нки , до бавляю т нес ко лько капель 2М Н NO3 (до р Н = 1) и рас т во р AgNO3. Ес ли ж и дко с т ь в про би р ке о с т ает с я про зр ач но й и ли наблю дает с я с лабая о палес ценци я, т о про м ывани е с ч и т аю т зако нч енным . Во ро нкус т авят в т ер м о с т ат и по дс уш и ваю т о с адо к, не до пус кая пер ес уш и вани я фи льт ра. Слегка влаж ный фи льт р и звлекаю т и з во ро нки , с кладываю т и по м ещ аю т в до веденный до по с т о янно й м ас с ы фарфо ро вый т и гель. Следы о с адка на во ро нке с ни м аю т кус о ч ко м влаж но го беззо льно го фи льт ра (1-2 с м 2), ко т о рый т о ж е кладут в т и гель. Фи льт р о бугли ваю т на газо во й го р елке и ли на

28 0 кр аю м уфельно й печ и с о т кр ыт о й дверцей пр и 300-400 С. Во с плам енени я фи льт ра неж елат ельно . Фи льт р до лж ен м едленно о бугли ват ьс я и о зо лят ьс я при с во бо дно м до с т упе во здуха, и нач е о с адо к м о ж ет во с с т ано ви т ьс я по реакци и : BaSO4 +2C = BaS + 2CO2 П р о кали ваю т о с адо кпр и 800-9000С в т еч ени е 25-30 м и нут , зат ем т и гель в экс и кат о р е перено с ят в вес о вую ко м нат у, о хлаж даю т до т ем пер ат ур ы о кр уж аю щ его во здуха и взвеш и ваю т на анали т и ч ес ки х вес ах, пр и эт о м с нач ала нагр уж аю т ги рьки , а по т о м с т авят на ч аш ку вес о в т и гель. П о с ле взвеш и вани я его с но ва с т авят в экс и кат о р, перено с ят в лабо рат о ри ю и про кали ваю т 20 м и нут . Вс е о пер аци и по вт о ряю т до м ас с ы о с адка, о т ли ч аю щ ейс я о т предыдущ ей на 0,1 – 0,2 м г. Ее с ч и т аю т по с т о янно й. Р ас ч ет м ас с о во й до ли бар и я в хло ри де бар и я про во дят по фо рм улам 6 и 7. Н ахо дят абс о лю т ную и о т но с и т ельную о ш и бки о пределени я, с равни вая результ ат с с о дер ж ани ем бар и я, пр и нят ым за дейс т ви т ельно е. 3.3. О п редел ение содержания кристал л изац ионной воды вкристал л огидрате В аСl2·2Н 2О Ц ель р абот ы : Определени е с о держ ани я кри с т алли заци о нно й во ды в хло р и де бари я С ущ н ост ь р абот ы . Со держ ани е кри с т алли заци о нно й во ды о пределяю т выс уш и вани ем кр и с т алло ги др ат а до по с т о янно й м ас с ы. Тем пер ат ура, при ко т о ро й про и с хо ди т удалени е кри с т алли заци о нно й во ды, зави с и т о т про ч но с т и с вязи ее с о с но вным вещ ес т во м . Так, м едный купо ро с СuSO4· 5H2O выс уш и ваю т при т ем перат ур е 140о 150 С; алю м о кали евые квас цы КАl(SO4)2 ·12Н 2О - о ко ло 230о С. П о эт о м уперед о пр еделени ем м ас с о во й до ли (%) кри с т алли заци о нно й во ды в кр и с т алло ги др ат е предвар и т ельно по с право ч ни ку выяс няю т , при како й т ем пер ат ур е эт о вещ ес т во т еряет кри с т алли заци о нную во ду и т о лько при эт о й т ем пер ат ур е пр о во дят выс уш и вани е (удалени е во ды) о бр азца. Вещ ес т во , предназнач енно е для о пределени я кри с т алли заци о нно й во ды, до лж но быт ь во здуш но -с ухи м . О бор удов ан и еи м ат ер и алы : 1. Анали т и ч ес ки е вес ы. 2. Суш и льный ш каф. 3. Б ю кс . 4. Х ло ри дбари я (ВаСI2· 2Н 2О). 5. Э кс и кат о р. М ет оди ка в ы полн ен и ер абот ы . Взят и е навес ки . Ч и с т ый бю кс по м ещ аю т в с уш и льный ш каф с т ем пер ат ур о й 120-125о С. П редвари т ельно на ш ли фе про с т ым кар андаш о м

29 запи с ываю т с во й ус ло вный но м ер, ч т о бы не с пут ат ь с др уги м и бю кс ам и . П ри эт о м бю кс не закрываю т кр ыш ко й, а кладут ее с вер ху на ребро . Выдерж и ваю т бю кс в с уш и льно м ш кафу 45 - 60 м и н, а зат ем с по м о щ ью т и гельных щ и пцо в по м ещ аю т бю кс (не закрывая его ) в экс и кат о р и о т но с ят в вес о вую ко м нат у. Спус т я 20 м и н., ко гда бю кс о с т ынет до т ем перат уры вес о во й ко м нат ы, закрываю т его и взвеш и ваю т . Р езульт ат запи с ываю т в лабо рат о р ный ж ур нал. П о вт о ряю т выс уш и вани е бю кс а нес ко лько раз по 30 м и н, ч т о бы до вес т и его до по с т о янно й м ас с ы. Выс уш и вани е заканч и ваю т , ко гда р езульт ат ы двух по с ледни х взвеш и вани й будут о т ли ч ат ьс я м еж ду с о бо й не бо лее ч ем на 0,0002 г. Взвеш и вани е про и зво дят на о дни х и т ех ж е анали т и ч ес ки х вес ах с т ем и ж е разно вес ам и . В выс уш енный бю кс по м ещ аю т о ко ло 1,5 г во здуш но -с ухо го хло ри да бар и я (ВаСI2 2Н 2О), закрываю т бю кс крыш ко й и взвеш и ваю т на анали т и ч ес ки х вес ах. М ас с у бю кс а с навес ко й запи с ываю т в лабо рат о р ный ж ур нал. Выс уш и вани е. От крываю т бю кс с навес ко й кри с т алло ги драт а и , по м ес т и в кр ыш кус верхуна ребр о , с т авят бю кс в с уш и льный ш каф. Выдерж и ваю т бю кс в ш кафу при т ем пер ат уре 125о С 1,5 -2 ч ас а, с т ро го с ледя , ч т о бы т ем перат ура в с уш и льно м ш кафупо ддерж и валас ь в и нт ервале 120 - 125о С. П ри бо лее выс о ко й т ем пер ат ур е во зм о ж но ч ас т и ч но е разло ж ени е с о ли , а пр и бо лее ни зко й не вс я кр и с т алли заци о нная во да будет удалена. З ат ем пер ено с ят бю кс с кр ыш ко й в экс и кат о р и о с т авляю т о хлаж дат ьс я на 20 м и н, о ко ло вес о в. З акрываю т о с т ывш и й бю кс крыш ко й и взвеш и ваю т . Выс уш и вани е по вт о ряю т нес ко лько р аз по 30 м и н., т .е. до во дят бю кс с вещ ес т во м до по с т о янно й м ас с ы. Выч и с лени я. Р ас с м о т ри м на ко нкр ет но м пр и м ер е по рядо к запи с и в ж ур нале и хо двыч и с лени й. Фо р м а запи с и 1.Взвеш и вани я до выс уш и вани я кр и с т алло ги драт а, в грам м ах: М ас с а бю кс а по с ле 1-го выс уш и вани я ____________________________ по с ле 2-го выс уш и вани я ____________________________ П о с т о янная м ас с а бю кс а _______________________________________ М ас с а бю кс а с ВаСI2· 2Н 2О ______________________________________ М ас с а хло р и да бари я __________________________________________ 2.Взвеш и вани е пр и выс уш и вани и кри с т алло ги драт а, в гр ам м ах: М ас с а бю кс а с ВаСI2· 2Н 2О по с ле 1-го выс уш и вани я_____________________________ по с ле 2-го выс уш и вани я_____________________________ по с ле 3-го выс уш и вани я_____________________________ П о с т о янная м ас с а бю кс а с ВаСI2_________________________________ Выч и с ляю т м ас с укр и с т алли заци о нно й во ды в навес ке, в грам м ах: m (Н 2О), г = m (бю кс а с ВаСI2· 2Н 2О) – m (бю кс а с ВаСI2)(по с т о янная)

30 Выч и с ляю т с о держ ани е кри с т алли заци о нно й во ды, в %: ω (Н 2О), % = m(H2O) / m(хло ри да бари я) · 100%. Выч и с лени е абс о лю т но й и о т но с и т ельно й по греш но с т и . Для о пр еделени я абс о лю т но й (D) и о т но с и т ельно й (D, %) по греш но с т и рас с ч и т ываю т т ео рет и ч ес ко е знач ени е про цент но го с о держ ани я кр и с т алли заци о нно й во ды в хло р и де бари я. Hа о ди н м о ль хло ри да бари я в ВаСI2· 2H2O (М = 244,30 г/м о ль) при хо ди т с я два м о ль во ды, т .е. 36,03 г Н 2О. Со с т авляем про по рци ю : в 244,30 г ВаСI2· 2H2 O с о держ и т с я 36,03 г Н 2О в 100 г ВаСI2· 2H2 O ------------х г Н 2О 36, 03 ⋅100 x= = 14, 75% , 244,30 D = ω – х, где D - абс о лю т ная по греш но с т ь о пределени я. D D, % = ⋅100 , x где D,% - о т но с и т ельная по греш но с т ь о пр еделени я. 3.4. О п редел ение содержания су хоговещества врастител ьном материал е Ко ли ч ес т во с ухо го вещ ес т ва в лекар с т венно м рас т и т ельно м м ат ери але о пр еделяет его ценно с т ь, по зво ляет ус т ано ви т ь влаж но с т ь лекар с т венно го м ат ери ала и дат ь о ценкуго дно с т и препар ат а [11]. Ц ельр абот ы : Опр еделени е с о держ ани я с ухо го вещ ес т ва в лекар с т венно м рас т и т ельно м пр епарат е м ет о до м грави м ет ри и . М ат ер и алы и обор удован и е: 1. Анали т и ч ес ки е вес ы; 2. Б ю кс ; 3. Суш и льный ш каф; 4. Э кс и кат о р; 5. Анали зи р уем ый лекарс т венный рас т и т ельный препар ат . М ет оди ка в ы полн ен и я р абот ы . П редвари т ельно выс уш енный до по с т о янно й м ас с ы бю кс взвеш и ваю т на анали т и ч ес ки х вес ах с т о ч но с т ью 0,001г. З апи с ываю т результ ат в лабо рат о рный ж ур нал. В бю кс по м ещ аю т пр едвари т ельно и зм ельч енный лекарс т венный рас т и т ельный м ат ери ал (до 2 – 3 м м ). М ас с а навес ки до лж на быт ь при м ер но 2-3 г. З акрываю т бю кс кр ыш ко й и взвеш и ваю т предвар и т ельно на т ехни ч ес ки х вес ах. З ат ем м ас с убю кс а с навес ко й с т о ч но с т ью до 0,001 г

31 о пр еделяю т на анали т и ч ес ки х вес ах. Выч и с ляю т м ас с у навес ки анали зи р уем о го м ат ер и ала. Б ю кс о т крываю т и по м ещ аю т в с уш и льный ш каф. П ерво е выс уш и вани е про во дят при т ем перат уре 100 – 105 0С в т еч ени е 20-30 м и нут (для прекращ ени я фер м ент ат и вных про цес с о в). П ро до лж аю т выс уш и вани е 1 -2 ч ас а при т ем пер ат ур е 80 - 90 С. Выни м аю т бю кс и з с уш и льно го ш кафа. П о м ещ аю т уж е о т крыт ый бю кс в экс и кат о р и даю т ем у о с т ыт ь в т еч ени е 20 м и нут в вес о во й ко м нат е. З ат ем бю кс закрываю т и взвеш и ваю т на анали т и ч ес ки х вес ах. Выс уш и вани е и взвеш и вани е про до лж аю т нес ко лько р аз до до с т и ж ени я по с т о янно й м ас с ы навес ки с т о ч но с т ью до 0,001г. Р езульт ат ы о фо рм ляю т по фо рм е запи с и , предст авленно й в р або т е 1. М ас с о вую до лю с ухо го вещ ес т ва в лекарс т венно м р ас т и т ельно м м ат ери але выч и с ляю т по фо рм уле:

ω(с ухо го вещ ес т ва), % =

m ⋅100 , m0

где mo - м ас с а вещ ес т ва взят о го на анали з, г; m - м ас с а выс уш енно го о бр азца, г.

32 В О П РО СЫ П ереч и с ли т ь до с т о и нс т ва грави м ет ри ч ес ко го м ет о да. Како ва т о ч но с т ь м ет о да? Како ва по с ледо ват ельно с т ь о пераци й? Ч т о т ако е пр едс т ави т ельная с редняя про ба? В ч ем заклю ч ает с я по дго т о вка про бы канали зу? С уч ет о м каки х факт о ро в р ас с ч и т ываю т вели ч и нунавес ки для анали за? С како й т о ч но с т ью о на взвеш и вает с я? Спо с о бы взят и я навес ки . 7. Н азват ь с по с о бы вс крыт и я о бр азца. 8. Охаракт ери зо ват ь м ет о ды о т делени я м еш аю щ и х ко м по нент о в. В ч ем про являет с я м еш аю щ ее дейс т ви е по с т о ро нни х и о но в при грави м ет ри ч ес ко м о пределени и по с по с о бу о с аж дени я м ало рас т во ри м о го с о еди нени я. 9. Како й до лж на быт ь пр едельная р ас т во ри м о с т ь м ало рас т во р и м о го с о еди нени я, ч т о бы его м о ж но было и с по льзо ват ь для ко ли ч ес т венно го о пр еделени я? 10. Н азват ь факт о ры, вли яю щ и е на рас т во ри м о с т ь. 11. Како в м ехани зм о бразо вани я о с адко в? 12. П ри каки х ус ло ви ях наблю дает с я ро с т кр и с т алло в? 13. Охаракт ери зо ват ь ус ло ви я о бразо вани я ам о р фных и кр и с т алли ч ес ки х о с адко в. Каки е ус ло ви я являю т с я о ди нако вым и для о с аж дени я т ех и др уги х о с адко в? 14. До с т о и нс т ва кр и с т алли ч ес ки х о с адко в. Ср авни т ь ус ло ви я фи льт ро вани я разных о с адко в. 15. Факт о р ы, при во дящ и е кзагрязнени ю о с адко в. 16. Какпредупреди т ь загрязнени е о с адко в? 17. П о ч ем уваж но с о блю дат ь по рядо кс ли вани я рас т во ро в? 18. В ч ем заклю ч ает с я с ущ но с т ь с т ар ени я? Ч т о про и с хо ди т в про цес с е с т ар ени я о с адко в? Ч т о т ако е пер екри с т алли заци я и р екр и с т алли заци я? 19. П о ч ем упро и с хо ди т рас т во р ени е м елки х ч ас т и ц при нас т аи вани и о с адка с м ат о ч ным р ас т во ро м ? 20. В ч ем заклю ч ает с я про цес с фи льт ро вани я декант аци ей, и по ч ем у к нем у при бегаю т ? 21. Како вы прави ла закладки фи льт р о в и фи льт ро вани я? 22. Каки е ж и дко с т и и по ч ем уи с по льзую т для про м ывани я? 23. В ч ем о т ли ч и е о с аж даем о й фо рм ы о т грави м ет ри ч ес ко й? 24. П о ч ем унео бхо ди м а о пр еделенная т ем пер ат ур а про кали вани я? 25. Каки е по бо ч ные про цес с ы м о гут про т екат ь при про м ывани и , про кали вани и ? 26. Каки е хи м и ч ес ки е реакци и про т екаю т пр и с плавлени и ? 27. П о ч ем упо с ле с плавлени я плав разлагает с я ки с ло т ам и ? 28. П рави ла о бращ ени я с плат и но во й по с удо й.

1. 2. 3. 4. 5. 6.

33 29. Ч т о т ако е грави м ет ри ч ес ки й факт о р? Како в его фи зи ч ес ки й с м ыс л? 30. Каки е рас ч ет ы м о ж но о т нес т и к пр едвари т ельным , и с како й т о ч но с т ью о ни выпо лняю т с я? 31. С како й т о ч но с т ью про во ди т с я рас ч ет результ ат о в анали за? 32. В ч ем заклю ч ает с я о ценка р езульт ат о в о пределени я?

34 О сновнаялит ерат ура 1. Р уко во дс т во по анали т и ч ес ко й хи м и и / пер с нем . В.В. Кузнецо ва, Л .Б . Кузнецо во й ; по дред. Ю .А. Кряч ко . – М ., 1975. – С. 57- 62. 2. Скуг Д. Ос но вы анали т и ч ес ко й хи м и и / Д. Скуг, Д. У эс т . – М ., 1979. – Ч .1. – С. 104-109; Ч . 2. – С. 291-348. 3. Анали з с ло ж но го о бъект а на при м ер е с и ли кат а: М ет о д. указани я / с о с т . Л .В. З о ло т ар ева. – Во ро неж , 1979. – 63 с . 4. Фри т ц Дж . Ко ли ч ес т венный анали з / Дж . Фри т ц, Г. Ш енк. – М ., 1978. – С. 20-63; С. 398-436. 5. Л айт и нен Г.А. Х и м и ч ес ки й анали з / Г.А. Л айт и нен, В.Е. Х ар ри с . – М ., 1979. – С.142-208. 6. Ос но вы анали т и ч ес ко й хи м и и : У ч еб. для вузо в. В 2 кн. / Ю .А. З о ло т о в [и др.]; по дред. Ю .А. З о ло т о ва. - М ., 1999. - 452 с . Д ополнит ельнаялит ерат ура 1. Дым о в А.М . Техни ч ес ки й анали з р уд и м ет алло в / А.М . Дым о в. – М ., 1964. – 335 с . 2. М ейт и с Л . Введени е в курс хи м и ч ес ко го р авно вес и я и ки нет и ки / Л . М ейт и с . – М ., 1984. – С.225-277. 3. Ко льт го ф И .М . Ко ли ч ес т венный анали з / И .М . Ко льт го ф, В.В. Сэндэл. – М ., 1948. – С.53-137. 4. Кунце У . Ос но вы кач ес т венно го и ко ли ч ес т венно го анали за / У . Кунце, Г. Ш ведт. - М ., 1997. - 424 с . 5. Дерффель К. Ст ат и с т и ка в анали т и ч ес ко й хи м и и / К. Дерффель. – М ., 1994. – 268 с . 6. Гр ави м ет ри ч ес ки й и т и т ри м ет ри ч ес ки й м ет о ды анали за: У ч еб. м ат ери алы / Д.Л . Ко т о ва [и др.]. – Во ро неж , 1999. – 59 с . Э лект ро нный кат ало г Н ауч но й би бли о т еки ВГУ – (http: //www.lib.vsu.ru).

35

Со с т ави т ели : З о ло т ар ева Л ю бо вь Вас и льевна Селем енев Влади м и р Федо ро ви ч Крыс ано ва Тат ьяна Анат о льевна Ели с еева Тат ьяна Ви кт о р о вна

Р едакт о р:

Ти хо м и ро ва О.А.