Лекція 8 Аналіз невідомої речовини



Скачати 84.63 Kb.
Дата конвертації27.03.2017
Розмір84.63 Kb.
Лекція 8

Аналіз невідомої речовини.

Аналіз невідомої речовини.

План.

  1. Підготовка речовини до аналізу.

  2. Визначення складу індивідуальної невідомої речови-

ни:

а) попередні дослідження;

б) систематичний хід аналізу.

3. Визначення якісного складу конденсату авіаційного палива.





  1. Підготовка речовини до аналізу.

Способи підготовки речовин до аналізу залежить від характеру цієї речо­вини і мети аналізу. Речовина, що піддається аналізу, може бути твердою (солі, метали, сплави, руди, гірські породи тощо), рідкими (рідкі речовини і розчини) і газоподібними (окремі гази і їх суміші). В останніх двох випадках проблем з відбором проб не виникає, оскільки речовини є однофазними гомогенними си­стемами. Визначається лише об'єм рідини або газу, який слід узяти на аналіз.

Тверді ж речовини подрібнюють у спеціальних млинах, розтирають у фарфоровій або агатовій ступці. Подрібнений продукт просівають через сито, потім ретельно перемішують і відбирають середню пробу, яка відповідає за своїм хімічним складом і властивостями усій масі подрібненого матеріалу. Для цього виконують процедуру квартування.

Невелику частину середньої проби твердої речовини переводять у розчин і беруть для аналізу частину розчину. Для переведення у розчин твердої речо­вини перш за все слід спробувати розчинити її спочатку у холодній воді, а по­тім у гарячій. Частину водного екстрату переносять на часове скло і випарю­ють на водяній бані. Якщо речовина розчинилась хоча б частково, на часовому склі залишається слід.

Якщо речовина повністю або частково не розчинилася, її пробу або не­розчинний залишок пробують розчинити у розведеній соляній кислоті, потім у концентрованій НСІ, азотній, сірчаній, плавиковій і перхлорадній кислотах, у царській водці, розчині аміаку, їдких лугах, органічних розчинниках. До не­розчинних у воді сполук належить велика кількість солей, гідроксидів, оксидів важких металів, багато природних продуктів. До нерозчинних в кислотах на­лежать багато солей, вольфраматна, силікатна, станатна і сурум'яна кислоти, а також деякі сильно прожарені оксиди, наприклад заліза, алюмінію, хрому та інших.

При ррозчиненні у кислолтах нерозчинних у воді сполук слід не забцува-ти, що деякі катіони при взаємодії із соляною і сірчаною кислотами утворюють осади поганорозчинних хлоридів і сульфатів, а при взаємодії з азотною кисло­тою можуть відбуватися небажані процеси окиснення.

При розчиненні металів та їх сплавів зважають на окисно-відновні поте­нціали металів. Так, лужні і лужно-земельні метали розчиняються у воді, інщі метали з негативним Ео — у соляній або розведеній сірчаній кислотах, з пози­тивним — в азотній, концентрованій сірчаній кислоті або навіть царській, або силіцієвій царській водці. Зрозуміло, що складні сплави потребують комплекс­ного підходу у цьому відношенні.

Загальними пройомами переводу сполук, які не розчиняються у воді, ки­слотах і лугах, в розчинений стан є одержання содової витяжки, сплавлення з піросульфатом калію (дисульфатом) K2S2O7 або гідросуфатом, що, зважаючи на перетворення



є практично одним і тим же та сплавлення з содою Na2CO3 або з сумішами її з іншими плавнями.

Одержання з содової витяжки полягає в кип'ятінні аналізує мого об'єкту з концентрованим розчином Na2CO3. При цьому в осад переходять нерозчинні у воді або легкорозчинні у кислотах карбонати, оксокарбонати, гідроксиди, а аніони і розчинні карбонати переходять у содовий розчин. Наприклад, при аналізі бариту відбуваються такі процеси:



Перевід сполук у водо- і кислоторозчинні форми у більш жорстких умо­вах здійснюється у металевих тиглях (Pt, Ni або сталь) при сплавленні з содою. Домішки (NaHCO3, KCO3, KClO3, KNO3, Na2O2, NaBiO3, S, SiO3) додаються з метою пониження температури плавлення або (і) для сприяння перебігу реакції окислення - відновлення. Наприклад, при аналізі хромітів хром окислюють до ступеня окислення+6:



Сплавлення з К282О7 (КН8О4) проводять в фарфорових або кварцевих ти­глях з кришками. Наприклад:



При содовому методі карбонатно-лужний розчин (водна витяжка) вико­ристовують для аналізу аніонів, а кислотну витяжку —для аналізу катіонів.

У результаті описаних вище операцій у випадку складних систем аналі­тику приходиться одержувати і працювати з декількама розчинами (витяжка­ми), що з одного боку ускладнює роботу, з іншого — дає додатковву інформа­цію про фазовий склад зразка.

2. Визначення складу індивідуальної невідомої речовини.
Визначення складу індивідуальної невідомої речовини складається з двох етапів: попередні дослідження і систематичний хід аналізу. Іноді попере­дні дослідження в комбінації з уточнюючими випробовуваннями (дробним ме-тотодом) зразку приводять до мети аналізу.

а) Попередні дослідження дають можливість, по-перше, орієнтовно пе­редбачити (зпрогнозувати) якісний склад сполуки, по-друге, встановити прису­тність або відсутність деяких іонів, відкриття яких утрудненно при системати­чному ході аналізу.

Розглянемо це на прикладі солі Мора складу (NH4)2Fe(SO4)2·6H2O.

До попередніх досліджень відносяться:



Візуальний огляд. За зовнішнім виглядом солі (кристалічна, трохи зеле­нувата речовина) можна припустити що до її складу не входять інтинсивно за­барвленні іони хрому, дихромату, манганату, перманганату, заліза (III), коба­льту, міді, нікелю тощо.

Нагрівання в кадильній трубці. При нагріванні речовина частково сублі­мує, утворюється білий сублімат і виділяються капельки води. Отже, речовина може бути сіллю амонію або ртуті, в її склад можуть входити арсен і стихій. Виділення водяної пари показує на вміст у вихідній речовині кристалізаційної води. Проте треба пам'ятати, що вода виділяються також при нагріванні орга­нічних сполук, гідроксидів, основних і кислих солей.

Забарвлення полум'я. Речовина, що випробовується, не дає характерного забарвлення полум'я пальника. Отже, виключається присутність іонів Na+, K+, Ca2+, Sr2+, Ba2+, Cu2+, Pb2+, SbO33-, BO2- і деяких інших.

Одержання забарвлених перлів.

Перл бури забарвлюється речовиною в окисному полум'ї у буровато-жовтий, а у відновному — у зелений колір. Звідси можна допустити, що спо­лука містить залізо.



Розчинення речовини. В даному випадку сполука, що визначається, роз­чинна у холодній воді. Отже, вона не відноситься до числа фосфатів, арсенітів, силікатів, оксалатів, карбонатів, гідроксидів, сульфідів (за виключенням відпо­відних сполук лужних металів і амонію), хлоридів срібла, ртуті(І) і свинцю, су­льфатів барію, стронцію, кальцію, свинцю, ртуті(І) і т.д.

Випробування реакції середовища. Водний розчин речовини, яка має ки­слу реакцію — вона може бути вільною кислотою, або кислотним оксидом, або сіллю, утвореною катіонами слабкої основи і аніонами сильної кислоти. При­ймаючи до уваги попередні досліди найбільш вірогідним є останній варіант.

Для розведеної сірчаної кислоти. Розведена H2SO4 не діє на розчин. От­же, до його складу не входять карбонати, сульфіти, тіосульфати, нітрати, які розкладаються з виділенням відповідно CO2, SO2, S, i NO2.

Для концентрованої сірчаної кислоти (обережно!). До тієї ж! Проби роз­чину додають концентровану H2SO4 вона не спричиняє помітної дії. Отже, до складу сполуки не входять: хлориди, роданіди, оксалати, хлорати, броміди, йо­диди, нітрати, пероксиди, які розкладаються відповідно з виділенням: Cl2 i HCl, SO2, CO i CO2, CCO2, Br2, I2, NO2, O2.

Для окисників і відновників. До окремих проб розчину приливають по 1-2 краплі:

1. суміші розведеної H2SO4+KI;



2. суміші розведеної H2SO4+KMnO4.

У першому випадку не спостерігається виділення вільного йоду. Це означає, що в складі даної речовини немає окисників.

У другому випадку спостерігається знезабарвлення перманганату, що свідчить про присутність у складі речовини відновника. Отже, якщо і є залізо, то воно знаходиться у ступені окиснення +2.

Таким чином, комплекс попередніх випробувань дає підстави припусти­ти з високим ступенем вірогідності, що до складу сполуки входить амоній, за­лізо (II) (оскільки сполука не інтенсивно забарвлена і є відновником) і криста­лізаційна вода. Знаючи, що амоній і залізо (II) частіш за все знаходяться у складі відповідної подвійної солі можна також допустити, що сіль є сульфатом. Крім того, сульфат-іони не попали в перелік "виключених" іонів.

Встановити склад невідомої сполуки остаточно можна на основі попере­дніх досліджень шляхом проведення специфічних якісних реакцій на катіони і іони з окремих проб розчину. В даному випадку проводимо реакції:

NH4++OHNH3+H2O (запах, посиніння вологого лакмусового папірця),



(синій осад),
(білий кристалічний осад не розчинний у кисло­тах).

Кількість кристалізаційної води визначаємо по довіднику — 6 молекул. Отже, формула сполуки (NH4)2Fe(SO4)2·6H2O.

Цей спосіб придатний для застосування у випадку відносно простих сис­тем.

б) Інший спосіб визначення складу невідомої індивідуальної сполуки полягає у проведенні систематичного аналізу. Хід його описаний детально у методичних вказівках з якісного аналізу. Застосуємо його до нашого конкрет­ного випадку, аналізу солі Мора.



Попередньо визначаємо за допомогою лугу катіон амонію з окремої пор­ції розчину. Перевірочні реакції на інші катіони (Nа+, К+) дають негативний результат.

Визначаємо присутність катіонів інших груп за допомогою соди. Випа­діння осаду свідчить, що вони присутні.

Відкриття катіонів II групи. Додавання до окремої порції розчину 2Н не призводить до випадіння осаду, що свідчить про відсутність РЬ2+, Sr2+, Аg2+.

Відкриття катіонів III групи. Додавання до окремої порції розчину 2Н Н2SО4 не викликає появу білого кристалічного осаду, що свідчить про відсут­ність Са2+, Sr2+, Ва2+.

Відкриття катіонів IV групи. До окремої порції розчину додаємо гідро­ксид натрію. Випадає осад, який не розчиняється в надлишку лугу. Це свідчить про те, що катіони IV групи відсутні А13+, Сr3+, Zn2+, Sп2+, Sп{ІV), Аs(III), Аs(V). Звернімо увагу на те, що гідроксид на повітрі буріє {Мп2+ та Fе2+!).

Відкриття катіонів V і VI груп. На нову порцію розчину подіємо надли­шком концентрованого розчину аміаку. Осад, що утворився, не розчиняється, що є свідоцтвом наявності катіону V групи. Оскільки ще раніше у нас з'явилася підозра, що цим катіоном є Fе2+, перевірочною реакцією переконує­мося у цьому.

Відкриття аніону. До окремої порції розчину приливаємо розчини ВаСІ2. Утворюється білий кристалічний осад. Відділивши його діємо розчином НСІ. Осад не розчиняється, отже ми маємо справу з ВаSО4, а аніоном є . Аніо­ни з інших груп відсутні.

Складаємо формулу солі.



3. Визначення якісного складу конденсату авіаційного

палива.
Конденсат авіаційного палива містить деякі аніони. Його аналіз прово­диться дробним методом, який викладений у методичних вказівках до лабора­торних робіт.


База даних захищена авторським правом ©lecture.in.ua 2016
звернутися до адміністрації

    Головна сторінка