Аналіз бронзи

Аналіз  бронзи

При розчиненні сплаву в концентрованій азотній кислоті в осіданні залишається лише метаолов'яна кислота, яку фільтрують. Фільтрат обробляють сірчаною кислотою, при цьому в осад випадає сульфат свинцю.

Фільтрат, одержаний  після відділення свинцю, піддають електролізу. Металева мідь виділяється на катоді. Залізо визначають осадженням у вигляді гідроокису, цинк — у вигляді подвійної солі — фосфату цинку-амонія.

Мідь можна також  визначити і гравіметричним методом  — дією роданід-іонів.

                                                   Визначення олова

 Метод заснований  на осадженні нерозчинного осаду  метаолов'яної кислоти, одержуючого  при дії на металеве олово концентрованій HNO₃. При прожаренні метаолов'яної кислоти виходить SnO₂:

Sn+4HNO₃ ^t→ 2 H₂SnO₃+4NO₂↑+H₂O.

H₂SnO₃ ^→ SnO₂+H₂O↑.

Навішування латуні (близько 1 г) поміщають в стакан місткістю 50 мл, накривають годинним склом і обережно через носик стакана підливають 15 мл концентрованої азотної кислоти і 10 мл води. Після закінчення розчинення розчин упарюють при 80-90^оС  до обєма 5—8 мл. Упарювання ведуть поволі, близько 1 ч; таке повільне упарювання сприяє кількісному виділенню H₂SnO₃. Гарячий розчин фільтрують через фільтр «червона стрічка», осад на фільтрі промивають кілька разів гарячою розбавленою (1:20) азотною кислотою, висушують, озоляють при можливо низькій температурі. Для окислення відновлених форм олова осідань після спалювання фільтру обробляють 1—2 краплями концентрованої НNО₃; надлишок кислоти випаровують і осад прожарюють при хорошому доступі повітря при 1100 °С до постійної маси. Вагова форма SnO₂.

                                                   Визначення свинцю

Визначення  засноване на осадженні іонів свинцю у вигляді PbSO₄. Вагову форму одержують висушуванням осаду. Сульфат свинцю досить добре розчинимо, тому визначення слід вести у присутності надлишку сульфат-іонів. Як промивна рідина застосовують спочатку розроблену сірчану кислоту, а потім — спирт. Збільшення спирту знижує розчинність осаду сульфату свинцю.

До фільтрату  і промивних вод, зібраних після відділення олова, додають 5 мл концентрованої сірчаної кислоти, випаровують на електричній плитці до появи пари сірчаної кислоти, охолоджують, обережно обмивають водою стінки судини і знову випаровують до появи пари сірчаної кислоти.

Суміш охолоджують, додають 40 мл дистилюючої води, знову нагрівають близько 1 ч майже до кипіння і перемішують. Коли вміст стакана прийме кімнатну температуру, приступають до відділення осаду сульфату свинцю через фільтрувальний тигель. Промивають осад розбавленою сірчаною кислотою. Фільтрат і промивні води кількісно збирають для проведення наступного визначення.

Недоліком визначення свинцю у вигляді сульфату є необхідність промивати осад сірчаною кислотою, внаслідок цього доводиться прожарювати його. Відділення осаду через беззольні паперові фільтри проводять так само, як це було вказано при визначенні магнію в його солях. Свинець, що відновився при цьому, окисляють збільшенням 1 краплі азотної кислоти, як це роблять при визначенні AgCI.

Тигель з  осадом  прожарюють при 500 °С до постійної  маси. При   користуванні   пальником   фільтрувальний   тигель   треба   вставляти у фарфоровий тигель.

                                                      Визначення міді

Визначення  засноване на  осадженні в слабокислому розчині іонів міді у вигляді Сu₂(SCN)₂.  Осад висушують в сушильній шафі і зважують. Рівняння реакцій:

 

CuSO4+2NH₄SCN→↓Cu (SCN)₂+(NH₄)₂SO₄

 

2Cu (SCN)₂+(NH₄)₂SO₃+H₂O_→ ↓Cu₂ (SCN)₂+(NH₄)₂SO₄+2HSCN

 

До фільтрату, одержаного після визначення свинцю, додають розчин аміаку до появи незникаючого осаду, потім 10 мл 2 н. розчину сірчаної кислоти, розбавляють дистилюючою водою до 300 мл і додають 25 мл 5%-ного розчину сульфіду амонія. Фільтрат нагрівають до кипіння, поволі додають до нього при перемішуванні розраховану кількість 10%-ного розчину роданіду амонія і 2 н. розчину (NH₄)₂SO₃. Осідання дають постояти 1—2 ч, потім фільтрують його через фільтрувальний тигель і промивають кілька разів промивною рідиною, що складається з суміші 0,1%-ного розчину роданіду амонія і 0,01%-ного розчину сульфіту  амонія.  Осад висушують в сушильній  шафі  при   105—110^oC до постійної маси. Фільтрат зберігають для подальших визначень.

Розрахунки  в гравіметричному аналізі

 

При правильному  виконанні всіх аналітичних операцій гравіметричного аналізу помилка досвіду визначається точністю зважування. При однаковій абсолютній помилці зважування велике навішування початкової речовини приводить до більшої відносної точності результату аналізу, що виражається у відсотках. Разом з тим застосування дуже великих навішувань вимагає великих витрат часу. Тому слід враховувати всі викладені міркування при обчисленні величин навішувань, що розраховуються по формулах (1) і (2) (див. нижчий).

Розрахунки ведуть за допомогою чотиризначних таблиць  логарифмів і рахункових машин.

                              Розрахунок наважки аналізованої речовини.

 Для розрахунку  навішування (а) аналізованої речовини складають пропорцію, виходячи з рівняння реакцій. Слід також враховувати, що якщо аналізована речовина містить значну кількість сторонніх домішок, то навішування повинне відповідати вмісту визначуваної речовини в досліджуваному зразку.

а) Для кристалічних опадів. Наприклад, для визначення в СаCO₃ кальцію осадженням у вигляді СaC₂O₄ навішування аналізованої речовини обчислюють, виходячи з таких рівнянь реакції:

 

СаСОз+2Н₂⁺→ Са²⁺+Н₂О+СО₂↑

 

Сa²⁺+ C₂O₄^2- →↓СaC₂O₄

 

СaC₂O₄ ^t →СаО+СО↑+СО₂↑

 

СаCO₃  ^Н+→Са²⁺ → C₂O₄^2-→ СaC₂O₄ ^t →СaО

 

Отже ,

М Са CO₃ - М СaО / а= М СаСОз * 0,5/ М СаО=100,1*0,5/56,1=0,9 г.

а – 0,5 г

де 0,1 — рекомендована  маса  вагової форми  (у грамах)

 б) Для аморфних опадів. Напр. Fe(NO₃)_3*9Н₂О_:

Fe³⁺+3OH^-→ ↓Fe(OH)₃

2Fe(OH)₃ ^t→ Fe₂O₃+3H₂O↑

2Fe(NO₃)₃  + 6ОН^-  →2Fe(OH)₃ ^t → Fe₂O₃

2M  Fe(NO₃)₃ *9H₂O - M Fe₂O₃       /     а Fe(NO3)₃*9H₂O=2М Fe(NO₃)₃*9H₂O*0,1

Fe₂O₃=808,01/159,7=0,5 г

a Fe(NO₃)₃*9H₂O – 0,1

У загальному вигляді при розрахунку навішувань аналізованих речовин користуються формулами:

а)  при  осадженні кристалічних опадів

а = MmA0,5/NmA1                                              (1)

б) при осадженні аморфних опадів

а = MmA0,1/NmA1                                              (2)

де а — навішування зразка аналізованої речовини, г; МА — маса визначуваної речовини; МА 1— маси вагової форми;

0,5 — практично  зручна маса вагової форми  визначуваної речовини для  кристалічних опадів (знайдено досвідченим шляхом), г;

0,1 — практично  зручна маса вагової форми  визначуваної речовини для аморфних опадів (знайдено досвідченим шляхом), г; т, л — коефіцієнти [у прикладі (а) т = 1 і n = 1, в прикладі (б) т = 2 і п = 1].

                                           Розрахунок об'єму розчину осаджувача.

Для розрахунку об'єму  розчину осаджувача складають пропорцію, виходячи з рівняння реакції. Наприклад:

AgNO₃+HCI → ↓AgCI+HNO₃

Кількість осаджувача (хлористоводневої кислоти) в грамах, необхідне для осадження А+-іонів із зразка нітрату срібла, обчислюють на підставі пропорції:

M_HCI – M_AgNO3    /   g_HCl = M_HCI a _AgNO3/ M_AgNO3

g_HCl - a _AgNO3

 

Для визначення об'єму  розчину осаджувача необхідно знати  його концентрацію і щільність.

Практично кількість  осаджувача, що підливається, повинна  перевищувати теоретично розраховане в півтора рази.

У загальному вигляді при розрахунку об'єму  розчину осаджувача користуються наступною  формулою:

 

VB=1,5MmBa100/nMACP

 

де а — навішування зразка аналізованої речовини, г; 
МА — молярна маса визначуваної речовини; 
Мв — молярна маса осаджувача; 
VB — об'єм розчину осаджувача, мл; 
р — щільність розчину осаджувача, г/мл; 
З —концентрация розчину осаджувача %; i

1,5— практично  знайдений коефіцієнт; т, п — коефіцієнти, визначувані з рівнянь реакцій.

Розрахунок  результатів визначення при аналізі  по методу осадження.

Зміст визначуваної речовини зазвичай обчислюють або в  грамах або у відсотках

                                Розрахунок маси визначуваної   речовини

 Масу визначуваної речовини (gA) в грамах знаходять по формулі:

ga=aA1FB                                            ₍₄₎

де    aА1 — маса вагової форми визначуваної речовини, г;

FB — аналітичний  множник (чинник) гравіметричного  аналізу.

Значення FB знаходять по довідкових таблицях. Цей чинник є відношенням:

FB=MmA/nMA1

. .

де МA —  молярна маса визначуваної речовини;

МA _1— молярна маса вагової форми визначуваної речовини; т, п — коефіцієнти.

Наприклад, якщо потрібно визначити вміст заліза в аналізованому розчині по масі виділеного Fe₂O₃, то аналітичний множник (Fb) виражають відношенням   2MFe/M.Fe₂O₃,  (де m = 2 і п = 1).

Аналітичний множник (чинник) гравіметричного аналізу  позначають в даному випадку F2Fe/Fe2O3, - Таке позначення показує, що аналітичний множник придатний для розрахунку змісту заліза по масі вагової форми Fe2O3. Якщо аналітичний множник позначити F2Fe/Fe2O3, то його можна використовувати для розрахунку Fe₂O₃ пo масі виділеного заліза.

У першому  випадку:

F2Fe/Fe₂O₃=2MFe/MFe₂O₃=0,6994

у другому  випадку:

FFe₂O₃/2Fe= MFe₂O₃/2MFe

Отже, при  виразі аналітичного множника (чинника) гравіметричного аналізу в чисельнику указують формулу визначуваної речовини, а в знаменнику — формулу його вагової форми.

Розрахунок  процентного змісту визначуваної речовини. Для обчислення процентного змісту аналізованої речовини виходять з відповідних пропорцій. Наприклад, якщо необхідно визначити процентний вміст заліза в аналізованому зразку Fe(NO₃)₃*9H₂O по масі виділеної вагової форми Fe₂O₃, то по формулі (4);

gFe=aFe₂O₃F2Fe/Fe₂O₃

a Fe(NO₃)₃*9H₂O – gFe /  x=(gFe 100/aFe(NO₃)₃*9H₂O)%

                      100 – x

У загальному вигляді при розрахунку процентного  змісту визначуваної речовини застосовують формулу:

X=aA1FB(100/a)%                  (5)

де а — навішування образне аналізованої речовини, г; aA1— маса вагової форми визначуваної речовини, г; FB — аналітичний множник (чинник) вагового аналізу.

Розрахунок результатів  визначення при аналізі по методу виділення.

Процентний  зміст визначуваної речовини, виділеної у вільному вигляді, обчислюють, виходячи з відповідних пропорцій. Наприклад, якщо необхідно обчислити процентний вміст SiO₂ в аналізованому зразку вапняку, то

A вапняка  - 

a_{известняка}  -  gSiO₂  /   x=( gSiO₂*100/ a_{известняка})%

100   -    x

і так як формула вагової форми та ж, що і формула визначуваної речовини, то F = 1 і а SiO₂= gSiO₂. Тоді

x= aSiO₂(100/ a ізвестняка)%

 

У загальному вигляді при розрахунку процентного  змісту визначуваної речовини, виділеної  у вільному вигляді, користуються формулою:

X=gA(100/a (6                                x=ga(100/a)=a_A1(100/a)%

Розрахунок результатів  аналізу при прямому гравіметричному  визначенні по методу відгонки. При прямих визначеннях летючі продукти зазвичай виділяють у формі летючих з'єднань певного складу. Кристалогідрати розкладаються з виділенням води, карбонати — з утворенням СО₂ і т.п. Тому кількість визначуваної речовини обчислюють по збільшенню маси поглинювального приладу. Процентний зміст летючого компоненту обчислюють, виходячи з відповідних пропорцій.

Наприклад, якщо необхідно обчислити процентний вміст СО₂ в карбонаті кальцію по збільшенню маси поглинючого приладу, в якому уловлюється СО₂, що виділяється, то:

aCaCO₃ -  aСО₂    / x= (gSiO₂*100/ a  ізвестняка)%

100    -   x

У загальному вигляді при розрахунку процентного змісту визначуваної речовини прямим визначенням по методу відгонки користуються формулою

x = aA1(100/a)% (7)

де aA1 — маса вагової форми речовини, визначуваної по збільшенню маси поглинювального приладу, г; а — навішування зразка аналізованої речовини, р.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ

 

1. Конспект лекцій  з аналітичної хімії.

2. Бабко А.К., Пятницкий И.В. Количественный  анализ. – М.:/ Высш. шк., 1968. – 495 с.

3. Васильев В.П., Морозова Р.П., Кочергина Л.А. Практикум по аналитической химии. – М.: Химия, 2000. – 328 с.

4. Крешков А.П. Основы аналитической  химии в 3-х т. Т.2 Количественный анализ. – М.: Химия, 1971. – 456 с.