Висушування та прожарювання

Лійку з фільтром накривають листом чистого фільтрувального паперу і ставлять у сушильну шафу. Після висушування фільтр з осадом виймають із лійки, кладуть у зважений фарфоровий тигель і приступають до прожарювання. При цьому дверці муфельної печі на початку прожарювання повинні бути відкриті. Після вигорання фільтру осад прожарюють 25-30 хвилин при температурі близько 800ºС, потім охолоджують у ексикаторі і зважують. Результати зважування заносять у таблицю 2.

Таблиця 1

Результати аналізу йонів Ba²⁺

Величина	Умовне позначення	Значення
Маса пустого тигля після 1-го прожарювання, г. 2-го прожарювання, г. останнього прожарювання, г. Маса тигля з осадом після 1-го прожарювання, г. 2-го прожарювання, г. останнього прожарювання, г. Маса прожареного осаду, г. Масова частка , %. Масова частка , %	m₀ m m-m₀

Розрахунок результатів аналізу:

Гравіметричний фактор при осадженні cульфатів у вигляді BaSO₄:

Масу сульфатів у пробі розраховують за формулою:

m() = F • m(BaSO₄),

де m(BaSO₄) – маса гравіметричної форми.

Завдання 2. Визначення вмісту Барію в технічному

зразку BaCl₂•2H₂O

В основі визначення лежить реакція:

BaCl₂ + H₂SO₄ = BaSO₄↓ + 2HCl

Наважку зразку, що містить барію хлорид BaCl₂•2H₂O, розчиняють у воді, осаджують йони Ba²⁺ у вигляді сульфату і за масою останнього обчислюють результат.

Барію сульфат відповідає більшості вимог, які потрібні осадам: він є найменш розчинною сіллю Барію, стійкий на повітрі, склад його строго відповідає формулі і т.п. Визначення ускладнюється тим, що барію сульфат утворює дуже дрібні кристали, які проходять через пори фільтра. Тому в ході аналізу створюють умови для того, щоб отримати великі кристали.

Розрахунок наважки

Наважку досліджуваного зразку барію хлориду розраховують, виходячи з того, що осад барію сульфату, який отримується при осадженні – кристалічний і тому бажано отримати масу осаду 0,5 г.

З вищеприведеного рівняння реакції виходить, що для отримання 233,4 г BaSO₄ потрібно 244,3 г BaCl₂•2H₂O, а для 0,5 г BaSO₄ потрібно:

Зважування наважки та її розчинення

Зважують на технічних терезах спочатку пустий бюкс, а потім бюкс з наважкою BaCl₂•2H₂O, яка повинна мати масу близько 0,5 г. Потім зважують бюкс з наважкою на аналітичних терезах, переносять наважку в хімічну склянку місткістю 250-300 см³, пустий бюкс знову зважують на аналітичних терезах. За різницею обчислюють масу наважки досліджуваного зразку в склянці для аналізу. Розчиняють наважку в 100-150 см³ дистильованої води.

Розрахунок кількості осаджувача

Необхідний об’єм осаджувача обраховують, виходячи з маси наважки досліджуваної речовини.

Приклад. Для кількісного визначення Ba²⁺ розчинили в дистильованій воді 0,4526 г BaCl₂•2H₂O. Який об’єм 1М розчину сульфатної кислоти потрібний для повного осадження йонів Ba²⁺?

З рівняння реакції випливає, що на взаємодію з 244,31 г BaCl₂•2H₂O йде 98 г H₂SO₄, які знаходяться в 1000 см³ 1М розчину кислоти. Тому складають наступну пропорцію:

На 244,31 г BaCl₂•2H₂O потрібно 1000 см³ 1М H₂SO₄

На 0,4526 г BaCl₂•2H₂O потрібно V см³ 1М H₂SO₄.

Звідси:

Оскільки для повного осадження кількість осаджувача потрібно збільшити в 1,5 рази, то необхідний об’єм 1М розчину сульфатної кислоти складає 3 см³.

Осаджування

У склянку з аналізованим розчином наливають 2-3 см³ 2М розчину хлоридної кислоти, щоб попередити утворення колоїдних частинок барію сульфату і отримати більші кристали. Даний розчин нагрівають майже до кипіння (кипіння не допустиме, оскільки пари води можуть брати дрібні частинки рідини із склянки).

В другу склянку наливають 30 см³ дистильованої води, додають 3 см³ осаджувача (1М H₂SO₄) і також нагрівають до кипіння. Потім гарячий розчин сульфатної кислоти повільно, при безперервному перемішуванні паличкою приливають до гарячого аналізованого розчину. Скляною паличкою не можна торкатися дна і стінок склянки, бо осад щільно прилипне до скла.

Коли весь осаджувач прилито, не виймаючи паличку із склянки, накривають її годинниковим склом і залишають на певний час. Якщо розчин над осадом стане зовсім прозорим, то перевіряють повноту осадження. Для цього по стінці склянки додають до розчину 2-3 краплі сульфатної кислоти і при цьому не з’являється каламуть, то барію сульфат більше не утворюється і повнота осадження йонів Ba²⁺ досягнута. В іншому випадку необхідно знову додати в склянку гарячого розчину сульфатної кислоти, добре перемішати і дати відстоятися.

Фільтрування і промивання осаду

Для фільтрування беруть беззольний фільтр “синя стрічка”. Потім обережно по скляній паличці декантують прозору рідину з осаду на фільтр, не збовтуючи осад. Скляну паличку знову поміщають в склянку. Якщо фільрат є каламутним, потрібно профільтрувати його через той самий фільтр, повторюючи це до того часу, поки рідина не стане прозорою.

Одночасно з цим готують промивну рідину (250-300 см³ і 4-5 крапель 1М сульфатної кислоти) і нагрівають. Декантувавши всю рідину з осаду, приступають до його промивання. Для цього наливають в склянку 25-30 см³ промивної рідини, перемішуючи паличкою, дають осаду відстоятися і декантують рідину на фільтр. Промивання повторюють декілька разів до повного видалення йонів Cl^-, тобто до того часу, поки порція фільтрату не перестане мутніти при діїї аргентуму нітрату (в присутності HNO₃).

Відмивши осад від домішок Cl^-, кількісно переносять його на фільтр. Осад на фільтрі необхідно декілька разів промити невеликими порціями гарячої води для видалення йонів SO₄^2-. Промивання завершують, коли зібрана в пробірку порція фільтрату перестане мутніти при додавання розчину барію хлориду.

Висушування і прожарювання осаду

Підсушивши фільтр з промитим осадом у сушильній шафі, переносять його в доведений до постійної маси тигель і приступають до прожарювання осаду. Тигель поміщають в фарфоровий трикутник над пальником і обвуглюють фільтр таким чином, щоб він тлів, а не горів. Після обвуглювання і озолення фільтру осад прожарюють в муфельній печі при температурі 800-900˚С до постійної маси. Тигель прожарюють 20-25 хвилин, потім охолоджують в ексикаторі і зважують, прокалюють ще 10-15 хвилин, після охолодження знову зважують і так до отримання постійної маси.

Приклад. Гравіметричний фактор при осадженні Барію у вигляді BaSO₄:

Вміст Барію в пробі обчислюють за формулою:

m(Ba) = F • m(BaSO₄),

де m(BaSO₄) – маса гравіметричної форми.

Наприклад, маса бюксу з наважкою досліджуваного зразку BaCl₂•2H₂O 6,1742 г, маса бюксу 5,7216 г, наважка BaCl₂•2H₂O 0,4526 г.

Маса пустого тигля: 1-е зважування 11,3233 г, 2-е зважування 11,3032 г, 3-є зважування 11,3030 г.

Маса тигля з BaSO₄: 1-е зважування 11,7350 г, 2-е зважування 11,7339 г, 3-є зважування 11,7339 г.

Маса BaSO₄ 11,7339 – 11,3030 = 0,4309 г.

Масова частка Барію в досліджуваному зразку барію хлориду дорівнює:

Завдання 3. Визначення вмісту Феруму в солі Мора

При гравіметричному визначенні Феруму (II) в розчинах його попередньо оксидують до Fe³⁺, а потім дією амонію гідроксиду осаджують у вигляді феруму (III) гідроксиду:

Fe³⁺ + 3NH₄OH = Fe(OH)₃↓ + 3NH₄⁺.

Отриманий осад прожарюють:

2Fe(OH)₃↓ = Fe₂O₃↓ + 3H₂O

Осад феруму (III) оксиду зважують. Розчинність феруму (III) гідроксиду мала (ДР = 3,8•10^-38), тому він кількісно осаджується навіть із слабокислих розчинів. Мала розчинність приводить до того, що відносне пересичення розчину під час осадження є великим, тому осад, що виділяється, аморфний і має велику поверхню. Для кращої коагуляції осаду осадження проводять при нагріванні в присутності електроліту (солей амонію). Прожарювати осад потрібно при доступі повітря, особливо під час спалювання паперового фільтру; тривалість прожарювання повинна бути невеликою, щоб не відбулося часткове відновлення Fe₂O₃ Карбоном до Fe₃O₄.

Виконання аналізу

До розчину солі Мора (7-10 см³, що містять не більше 0,1 г Феруму) додають 10 см³ води, 3 г амонію хлориду, розчин нагрівають майже до кипіння, додають краплями 1-2 см³ концентрованої нітратної кислоти і продовжують нагрівання ще 3-5 хвилин. Нагрівають у склянці 100-150 см³ дистильованої води і додають її до досліджуваного розчину. Після цього приливають в розчин амонію гідроксиду (1:1) при перемішуванні до появи явного запаху аміаку, розчин з осадом залишають на 5 хвилин і приступають до фільтрування.

Для фільтрування використовують беззольний фільтр середньої густини (“біла стрічка”). Зливають прозору рідину через фільтр діаметром 9-11 см. Осад в склянці багаторазово промивають, декантуючи гарячою водою, після чого кількісно переносять на фільтр. Частинки осаду, що залишились на стінці склянки і паличці знімають кусочками беззольного фільтру. Осад на фільтрі промивають гарячою водою до повного видалення хлорид-йонів, тобто до того часу, поки порція промивних вод, підкислена HNO₃, не перестане мутніти при додаванні аргентуму нітрату.

Осад сушать у сушильній шафі. Потім фільтр з осадом поміщають у прожарений до постійної маси фарфоровий тигель, обережно обвуглюють таким чином, щоб він не загорівся, озолюють його і прожарюють до постійної маси в муфельній печі при 800-900˚С.

Користуючись гравіметричним фактором, розраховують вміст Феруму в досліджуваному розчині.

Гравіметричний фактор:

m(Fe) = F•m(Fe₂O₃),

де m(Fe₂O₃) – маса осаду після прокалювання (маса гравіметричної форми), г.

ЛІТЕРАТУРA

1.Аналітична хімія: Навчальний посібник/ О.М.Гайдукевич, В.В.Болотов, Ю.В.Сич та ін. –Х.: Основа, Видавництво НФАУ, 2000. –432 с.

2.Пономарев В.Д. Аналитическая химия: В двух ч. –М.: Высшая школа, 1982. –Ч.1. –304 с; Ч.2. –303 с.

3.Державна Фармакопея України / Держ. підприємство “Науково-експертний фармакопейний центр.” –1-е вид. –Харків: РІРЕГ, 2001. –556 с.

4.Харитонов Ю.Я. Аналитическая химия. В 2-х кн.. Кн. 1. Общие теоретические основы. Качественный анализ. М.: Высшая школа, 2001. –604 с.

5.Харитонов Ю.Я. Аналитическая химия. В 2-х кн.. Кн. 1. Количественный анализ. Физико-химические методы анализа -М.: Высшая школа, 2001. –645 с.

6.Конспект лекцій.

7.Основы аналитической химии: В 2-х кн. Учеб. для вузов/ Ю.А.Золотов, Е.Н.Дорохова, В.И.Фадеева и др. –М.: Высшая школа, 1996. –Кн.1. –383 с.; Кн.2. –461 с.

8.Пилипенко А.Т., Пятницкий И.В. Аналитическая химия: В 2-х кн. –М.: Химия, 1990. –Кн.1. –480 с.; Кн.2. –460 с.

9.Лурье Ю.Ю. Справочник по аналитической химии. –М.: Химия, 1989. –447 с.

10.Дорохова Е.Н., Прохорова Г.В. Аналитическая химия. Физико-химические методы анализа. –М.: Высшая школа, 1991. –256с.

11.Скуг Д., Уэст Д. Основы аналитической химии: В 2-х кн. –М.: Мир, 1979. –Кн.1. –480 с.; Кн.2. –430 с.

12.Васильев В.П. Аналитическая химия: В 2-х кн. –М.: Высшая школа, 1989. –Кн.1. –319 с.; Кн.2. –383 с.

13.Державна Фармакопея України. –1-е вид. –Харків: РІРЕГ, 2001. –Доповнення 1. -2004. -520 с.

14.Кількісний аналіз. Титриметричні методи аналізу / В.В.Петренко, Л.М.Стрілець, С.О.Васюк – Запоріжжя, 2006. -215 с.

ЗАНЯТТЯ №30

ТЕМА: Підсумковий контроль модуля 2. Кількісний аналіз. Тестовий контроль системи «КРОК-1»

АКТУАЛЬНІСТЬ: Вміння визначати якісний та кількісний вміст різних речовин за допомогою класичних методів кількісного аналізу дає можливість застосовувати отримані навики при вивченні фармацевтичного, фітохімічного та хіміко-токсикологічного аналізу, є необхідними умовами для аналізу речовин і правильного трактування одержаних результатів досліджень.

НАВЧАЛЬНІ ЦІЛІ: Освоєння основ визначення вмісту різних речовин методами титриметрії та гравіметрії.

ЗНАТИ: -предмет і завдання аналітичної хімії, перспективи її розвитку;

-значення аналітичної хімії для практичної діяльності фахівців-провізорів;

-теоретичні основи кількісного аналізу;

-основні положення теорії сильних та слабких електролітів;

-закон діючих мас та його використання для інтерпретації рівноваги в

системі осад-насичений розчин, кислотно-основної рівноваги,

рівноваги процесів комплексоутворення, протікання оксидаційно-

відновних процесів;

-теоретичні основи виділення, розділення, концентрування, осадження,

екстракції, хроматографії та використання їх в аналізі;

-принципи кількісного аналізу. Кількісний аналіз основних класів

неорганічних та органічних сполук;

-теоретичні основи титриметричного та гравіметричного аналізу.

-хіміко-аналітичні властивості сполук в залежності від положення

відповідних елементів у періодичній системі Д.І.Менделєєва.

ВМІТИ: -виконувати хімічні реакції, які використовують в кількісному

аналізі, а також вміти використовувати методи екстракції та

хроматографії в якісному аналізі;

-розв’язувати розрахункові та ситуаційні задачі з відповідних

розділів кількісного аналізу;

-володіти технікою виконання всіх операцій титриметричного

та гравіметричного методів аналізу.

САМОСТІЙНА ПОЗААУДИТОРНА РОБОТА

1. Сутність титриметричного методу аналізу, класифікація методів, вимоги до реакцій, які використовуються.

2. Концентрація розчинів, розрахунки в титриметрії.

3. Приготування та стандартизація титрантів за стандартними речовинами та стандартними розчинами.

4. Методи титрування: пряме, замісникове (непряме); зворотнє (титрування за залишком).

5. Сутність методу кислотно-основного титрування. Титранти, їх приготування та стандартизація. Стандартні речовини, які використовуються для стандартизації кислот та основ.

6. Індикатори методу кислотно-основного титрування. Способи вибору індикатора.

7. Індикаторні помилки титрування. Причини їх виникнення. Інтервал переходу забарвлення індикатора, показник титрування індикатора.

8. Розрахунок, побудова та аналіз кривих титрування. Фактори, які впливають на величину стрибка титрування.

9. Застосування кислотно-основного титрування для визначення кислот, основ, та солей, що гідролізуються. Навести приклади даних визначень.

КОНТРОЛЬНІ ПИТАННЯ

1. Сутність, класифікація методів окислювально-відновного титрування, вимоги до реакцій.

2. Класифікація та характеристика індикаторів, що використовуються в редоксметрії. Безіндикаторні методи аналізу. Використання органічних розчинників для фіксування кінцевої точки титрування.

3. Побудова та аналіз кривих титрування в редоксметрії. Обчислення інтервалу переходу редокс-індикатора.

4. Поняття індуктор, актор, акцептор на прикладі перманганатометричного визначення Fe (II).

5. Способи окислювально-відновного титрування – пряме, зворотне, спосіб заміщення.

6. Перманганатометрія. Сутність методу. Приготування та стандартизація титранту. Умови перманганатометричних визначень, можливості методу, застосування в аналізі.

7. Сутність йодиметричного визначення окисників різної сили. Приготування та стандартизація натрію тіосульфату. Визначення кінцевої точки титрування, умови визначення, можливості методу.

8. Сутність йодиметричного визначення відновників. Приготування та стандартизація розчину йоду, індикатори методу. Умови визначення, можливості методу. Джерела помилок в йодиметрії та засоби їх зменшення.

9. Броматометрія. Сутність методу. Приготування титранту, його стандартизація, індикатори методу. Умови броматометричних визначень, застосування в аналізі неорганічних та органічних сполук.

10. Нітритометрія. Приготування, стандартизація та зберігання натрія нітриту, індикатори методу. Умови нітритометричних визначень, застосування в аналізі неорганічних та органічних сполук.

11. Церіметрія. Сутність методу. Приготування та стандартизація титранту, визначення кінцевої точки титрування, можливості методу, застосування в аналізі.

12. Йодхлориметрія. Приготування та стандартизація титранту, визначення кінцевої точки титрування, можливості методу, застосування в аналізі.

13. Дихроматометрія. Сутність методу. Приготування титранту, визначення кінцевої точки титрування, можливості методу, застосування в аналізі.

14. Сутність та класифікація методів осаджувального титрування. Побудова кривих титрування. Вимоги до реакцій, що застосовуються в осаджувальному титруванні.

15. Аргентометрія. Класифікація аргентометричних методів аналізу. Метод Мора. Приготування та стандартизація срібла нітрату, індикатор, умови визначення, можливості методу.

16. Аргентометрія. Метод Фольгарда. Сутність та можливості прямого та зворотного титрування. Приготування та стандартизація амонію тіоціанату, індикатори, умови визначення, можливості методу.

17. Аргентометрія. Адсорбційні індикатори в аргентометрії. Метод Фаянса-Ходакова, його сутність, умови титрування, застосування в аналізі.

18. Меркурометрія. Сутність та умови меркурометричного метода аналізу. Приготування титранту, його стандартизація, умови визначення. Можливості методу, застосування в аналізі.

19. Сутність та класифікація комплексиметричних методів аналізу. Вимоги до реакцій в комплексиметрії. Комплексонометрія. Сутність методу, титрант, його стандартизація.

20. Металохромні індикатори, механізм їх дії. Умови комплексонометричних визначень. Можливості методу, застосування в аналізі.

21. Визначення масової частки солей лужноземельних металів, твердості води комплексонометричним методом.

22. Меркуриметричний метод аналізу. Сутність методу, титрант, його приготування, стандартизація, індикатори методу, умови титрування, можливості методу, застосування в аналізі.

23. Сутність методу гравіметрії. Його класифікація. Сутність та використання методу прямої та непрямої відгонки, методу виділення.

24. Гравіметричний метод осадження. Вибір осаджувача і умови осадження кристалічних та аморфних речовин. Осаджена і гравіметрична форма осаду вимоги з них. Розрахунки у гравіметричному аналізі.

САМОСТІЙНА АУДИТОРНА РОБОТА

Відповідати на усні запитання викладача та виконати письмовий тестовий контроль з теми «Кількісний аналіз».