Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Омский государственный университет им. Ф.М. Достоевского»

Реферат

по дисциплине: Приготовление проб и растворов

тема: «Мокрые» способы разложения. Обработка минеральными, органическими кислотами, водными растворами солей и оснований

Выполнила:

Студентка 1 курса дневного отделения

Группы № ХЭБ-501

Божко Любовь Игоревна

Научный руководитель:

доцент кафедры аналитической химии

Антонова Татьяна Владимировна

Омск 2016

Содержание

• Введение
• Мокрые способы разложения проб. Общие сведения
• Обработка минеральными кислотами
• Метод Кариуса
• Метод Кьельдаля
• Ход выполнения опыта
• Метод Дениже
• Обработка органическими кислотами
• Обработка водными растворами солей и оснований
• Заключение
• Список использованной литературы


Введение

Задача количественного химического анализа состоит в определении содержания тех или иных элементов в анализируемом материале; при этом главное требование заключается в том, чтобы результаты отражали истинное содержание этих элементов. Достигнуть этого можно только в том случае, если все операции анализа выполнены правильно.

Разложение пробы является важнейшей стадией в процессе проведения химического анализа. Правильный выбор метода разложения пробы обеспечивает получение надежных результатов всего исследования.

Роль разложения пробы в правильном проведении химического анализа настолько велика, что химик-аналитик должен постоянно оценивать важность и правильность своих действий в процессе работы с разложением пробы.

Мокрые способы разложения проб. Общие сведения

«Мокрые» способы применяют главным образом в тех случаях, когда «сухие» оказываются неподходящими. «Мокрые» способы не требуют высоких температур и поэтому не сопряжены с большими потерями летучих веществ; это их преимущество. Недостатки связаны с большими временными затратами (продолжительность процедуры) и необходимостью введения большого количества реагента-окислителя, что может быть источником загрязнений. Операцию разложения проводят обычно в платиновых, фарфоровых или кварцевых чашках. Реагентами для «мокрого» способа разложения анализируемых проб могут быть растворы индивидуальных минеральных (НСl, HBr, HI, HF, HNO₃, H₂SO₄, HClO₄, H₃PO₄) и органических (СН₃СООН, щавелевая, винная, реже трихлоруксусная, лимонная, муравьиная и др.) кислот, а также их различные смеси. Реже в качестве реагентов используют растворы солей и оснований (щелочей).

Выбор растворителя обусловливается целью анализа -- определением матричных элементов или примесного состава -- и способом измерения определяемого элемента. При определении содержания матричных элементов выбирают такой состав растворителя, в котором полностью и без потерь растворяются и находятся в растворенном состоянии все компоненты пробы или удается провести разделение определяемых и сопутствующих им элементов. При выборе кислоты учитываются ее физические и химические свойства, которые могут влиять на конечный ход анализа и служить источником систематических помех. По своему действию на аналитический сигнал кислоты располагаются в ряд:

HClO₄ < HCl < HNO₃ < H₂SO₄ < H₃PO₄,

гдe хлорная кислота практически не влияет на величину сигнала, а в присутствии анионов других кислот сигнал уменьшается.

Обработка минеральными кислотами

Минеральные кислоты, используемые для переведения анализируемой пробы в раствор, разделяют на две основные группы.

1) Кислоты, не оказывающие окислительного действия (НСl, разбавленные Н₂SО₄, НСlО₄, Н₃РО₄). Этими кислотами, иногда в присутствии восстановителя, разлагают вещества, способные восстанавливаться.

Концентрированная соляная кислота -- отличный растворитель для оксидов многих металлов, а также для металлов, окисляющихся легче водорода. Аналогично соляной кислоте ведут себя разбавленные серная и хлорная кислоты.

2) Кислоты, действующие как сильные окислители (НNО₃, концентрированная Н₂SО₄, горячая концентрированная НСlО₄). Этими кислотами разлагаются вещества, способные окисляться.

Эффективность воздействия горячей концентрированной серной кислоты отчасти обусловлена ее высокой температурой кипения (~340°С). Если при такой обработке добавить еще сульфат щелочного металла, то температура кипения серной кислоты повышается и этим ускоряют растворение. Концентрированная хлорная кислота при температуре кипения ее азеотропной смеси с водой (~200°С) -- очень энергичный окислитель, разрушающий ряд сплавов железа и нержавеющие стали, не разлагаемые другими минеральными кислотами (при работе с хлорной кислотой следует соблюдать осторожность, поскольку она может взрываться, особенно при контакте с органическими или легко окисляющимися неорганическими веществами). Применяют также смеси кислот (НСl или Н₂SО₄) с окислителями, например бромом. В соляной кислоте в присутствии окислителя (пероксид водорода, бром) можно растворить почти все металлы. Разложению различных твердых веществ способствует также образование комплексов. Выбор комплексанта определяется двумя факторами: прочностью образующихся комплексов и растворимостью солей элементов, входящих в состав анализируемого материала. Комплексообразователь вводят либо непосредственно при вскрытии проб, либо после их растворения для обеспечения устойчивости растворов во времени. Наиболее часто в качестве комплексообразующего реагента используют пероксид водорода и гидроксикислоты (винную, лимонную, щавелевую). Некоторые из металлов, будучи даже сильными восстановителями, растворяются в кислотах медленно. Это происходит с металлами очень чистыми и с металлами, пассивированными образовавшейся на их поверхности защитной пленкой, например таким образцом пассивируются алюминий и хром при действии на них концентрированной азотной кислотой, вследствие чего их растворения не происходит. В таких случаях металлы растворяют, используя электрохимические процессы. Например, очень чистые металлы можно растворить, создавая гальванические пары, т. е. при их контакте с такими металлами, как платина или медь. Можно также осадить более благородный металл непосредственно на поверхности растворяемого металла, прибавляя соответствующую соль.

Метод Кариуса

Определение галоида по методу Кариуса. Навеску вещества при нагревании окисляют дымящей азотной кислотой в присутствии нитрата серебра. При этом галоид связывается серебром. Окисление обычно проводится в тугоплавких стеклянных трубках длиной 500 мм, внутренним диаметром 13 мм (толщина стенок 2 мм). В запаянную с одного конца трубку помещают около 0,5 г нитрата серебра и приливают 20-30 капель азотной кислоты (плотность 1,5 г/см³). Затем вносят точную навеску 0,1-0,2 г испытуемого вещества в маленькой пробирке, имеющей внутренний диаметр 6-8 мм н длину около 50 мм. После этого открытый конец трубки оттягивают в длинный толстостенный капилляр и запаивают. Трубку обертывают асбестовой бумагой и помещают в печь Кариуса так, чтобы конец капилляра был несколько приподнят. Затем трубку нагревают и выдерживают 2-3 часа при температуре 320-340 °С. После остывания трубку вскрывают и содержимое ее смывают дистиллированной водой в фарфоровую чашку, растворяя прочно приставшие к стеклу частицы небольшим количеством раствора аммиака. Нагревают раствор на кипящей водяной бане до осветления жидкости и определяют галоидное серебро весовым способом. Расчет ведут по формуле:

х=•100,

где p - вес осадка, г; А - атомный вес галоида; g - навеска полимера, г; 107,9 - атомный вес серебра.

Метод Кьельдаля

Метод Кьельдаля - обработка серной кислотой так же называют - «мокрое сжигание». Определение количества азота с помощью метода Кьельдаля основано на способности азотсодержащей молекулы белка минерализоваться в концентрированной серной кислоте.

NH₂ R - CH - COOH + H₂SO₂ NH₃ + SO₃ + CO₂ + H₂O

Выделяющийся азот связывается с концентрированной серной кислотой:

2NH₃ + H₂SO₄ (конц) = (NH₄)₂SO₄.

Для предотвращения возможности потери азота серную кислоту добавляют заведомо в избытке. Процесс минерализации можно интенсифицировать с помощью катализаторов: сульфата меди, сульфата калия, перекиси водорода, селена и других химических соединений. После сжигания пробы белка добавляют гидроксид натрия в соотношении 4:1 к количеству серной кислоты, взятой для минерализации. Гидроксид натрия нейтрализует избыток кислоты и разлагает аммонийную соль с выделением аммиака:

H₂SO₄ + 2NaOH Na₂SO₄ + 2H₂O, (NH₄)₂ + 2NaOH Na₂SO₄ + 2NH₃ + 2H₂O

Выделяющийся аммиак связывается с серной кислотой в приемной колбе:

2NH₃ + H₂SO₄ = (NH₄)₂SO₄.

Оставшаяся серная кислота, не связанная с аммиаком, оттитровывается гидроксидом натрия.

Ход выполнения опыта

В сухую колбу Кьельдаля вносят 0,1 г исследуемого продукта, наливают 5 см3 концентрированной серной кислоты. Добавляют небольшое количество катализатора. Осторожно перемешивают круговыми движениями, закрывают колбу стеклянным затвором и помещают в вытяжной шкаф для сжигания. Сначала нагревают осторожно, не допуская разбрызгивания жидкости, а затем нагревание усиливают. Пробу сжигают до тех пор, пока жидкость не станет совершенно прозрачной. Колбу охлаждают, добавляют в нее 20 см3 дистиллированной воды, 2-3 капли метилового красного и присоединяют к лабораторной установке (рис1).

Рис.1 Схема установки для отгонки аммиака.

Предварительно необходимо нагреть парообразователь 1 до кипения и прогреть установку паром. Затем закрывают зажим 3 и открывают зажим 2. В коническую колбу 8 отмеривают пипеткой 10 см³ раствора серной кислоты концентрацией 0,05 моль/дм³, добавляя 2-3 капли метилового красного и помещают под водяной обратный холодильник 7 так, чтобы форштосс холодильника был опущен в жидкость. Через воронку 4, периодически открывая зажим 5, осторожно добавляют 20 см³ раствора гидроксида натрия с массовой долей 33 %, ополаскивают воронку 5 см³ дистиллированной воды для того, чтобы остаток щелочи также оказался в колбе Кьельдаля 6. Окраска реакционной смеси в колбе Кьельдаля должна быть зеленовато-желтой, что свидетельствует об изменении кислой реакции среды на щелочную. Если окраска не изменится, следует добавить дополнительно еще 5 см³ раствора гидроксида натрия. Открывают зажим 3, одновременно закрывая зажимы 5 и 2. Пар из парообразователя 1 проходит через конденсатор и поступает в колбу Кьельдаля. Выделяющийся в процессе реакции аммиак с парами воды попадает в каплеуловитель и, конденсируясь в холодильнике, стекает в колбу 8. Начало отгонки считают с момента появления первой капли жидкости в холодильнике.

Продолжают отгонку в течение 15 мин. Затем поднимают форштосс холодильника, отгоняют еще в течение 5 мин и проверяют реакцию перегоняемой жидкости. Если лакмусовая бумажка синеет, то отгонку продолжают. Если ее цвет не меняется, то отгонку прекращают. Остаток кислоты, не связанный с аммиаком, оттитровывают раствором гидроксида натрия концентрацией 0,05 моль/дм³. С целью проверки чистоты реактивов проводят контрольный опыт. Для этого в колбу Кьельдаля наливают 25 см³ дистиллированной воды, 2-3 капли метилового красного и 20 см³ раствора гидроксида натрия с массовой долей 33 %. Присоединяют колбу Кьельдаля к установке для отгонки аммиака. Все остальные операции осуществляют так же, как и в рабочем опыте. Массовая доля минерализованного азота х, мг%, вычисляют по формуле:

Х=,

где: а - объем раствора гидроксида натрия с концентрацией 0,05 моль/дм³, пошедшее на титрование раствора серной кислоты той же концентрации в контрольном опыте, см³; b - объем раствора гидроксида натрия с концентрацией 0,05 моль/дм³ пошедшее на титрование в рабочем опыте, см³; q - масса продукта, взятая для определения, г; 0,7 - масса азота, соответствующая 1 см3 раствора серной кислоты с концентрацией 0,05 моль/дм³, мг. Расчет количества белковых веществ ведут по количеству общего азота, умноженному на коэффициент, экспериментально установленный для различных видов белковых веществ в зависимости от содержания в них азота. Коэффициенты пересчета белковых веществ для различных пищевых продуктов приведены в таблице.

Метод Дениже

Обработка смесью серной и азотной кислот - метод Дениже. Данный метод часто используют в агрохимических и почвенных лабораториях. В настоящее время имеется много его вариантов; к числу наиболее изученных относятся варианты А. Шмука и М. Курило, А.Ю. Левицкого, А. Малюгина и Е. Хреновой, Е. Труога, Ш.Р. Цинцадзе, А.М. Мещерякова. При описании варианта Шмука и Курило приводится ряд методических указаний, которые необходимо учитывать и при работе по другим вариантам метода Дениже: нейтрализация растворов, одновременность окраски испытываемых и образцовых растворов, указание на ряд примесей, мешающих правильному развитию окраски, очистка некоторых реактивов и др.. В способе Дениже осуществляют обработку проб смесью серной и азотной кислот с соотношением 1:2,5 при нагревании в конической колбе. Во избежание потерь азотной кислоты нагревание ведут сначала слабо, а затем при температуре кипения серной кислоты до обесцвечивания раствора. После охлаждения колбы и добавления воды раствор вновь нагревают до начала выделения паров серной кислоты. Повторное нагревание необходимо для разрушения в процессе реакции нитрозилсерной кислоты NOHSO₄, являющейся сильным окислителем. Разложение часто заканчивают добавлением хлорной кислоты и повторным нагреванием до кипения серной.

разложение химический кариус дениже

Обработка органическими кислотами

Органические кислоты применяются при разложении минерального сырья лишь в единичных случаях, главным образом в фазовом анализе. Наиболее часто для растворения минералов используется уксусная кислота. Разложение ведут при нагревании.

Для разложения шеелита СаWО₄ и пиролюзита МmО₂ используют щавелевую кислоту. Винную кислоту применяют в основном при анализе сурьмяных руд: после растворения руды в концентрированных кислотах перед разбавлением раствора водой добавляют винную кислоту, чтобы предотвратить гидролиз соединений сурьмы.

Растворение в азотной и винной кислотах применяют главным образом при анализе сплавов. Этот метод можно также использовать при разложении природного сплава мышьяка и сурьмы аллемонтита АsSb. В ряде случаев для разложения применяют трихлоруксусную, лимонную, муравьиную и другие кислоты, а также растворы комплексона III с различным значением pН (селективное растворение некоторых компонентов природных оксидов).

Обработка водными растворами солей и оснований

Для выщелачивания сульфатов при анализе цинкового концентрата применят водные растворы карбоната натрия. Раствором карбоната аммония можно извлечь сульфаты из криолита Na₃AlF₆, а также растворить окисленные минералы молибдена.

Известняк CaCO₃ растворяется при кипячении с 15%-ным раствором хлорида аммония NH₄Cl.

Металлическое железо можно растворить при кипячении с водным раствором хлорида свинца.

Разложение флюорита связано с образованием комплексных соединений. Большая величина константы устойчивости фторидных комплексов обеспечивает растворение флюоритов. Разложение проводят, нагревая флюорит с подкисленным 8%-ным раствором хлорида аммония. Это же свойство фторидных комплексов используется при растворении флюоритов и криолита в растворе нитрата бериллия, подкисленного соляной кислотой.

В концентрированных и разбавленных растворах щелочей растворимы лишь некоторые материалы, содержащие Al, Ga, In, Si, Ge, Mo, W, с образованием соответствующих солей щелочных металлов - алюминатов, галлатов, вольфраматов и др. Кипящим раствором NaOH можно разложить алунит (K,Na)Al₃(OH)₆(S0₄)₂ и боксит АlО₃•2Н₂О, перевести в раствор большинство неметаллов.

Заключение

Скорость разложения «мокрым» способом определяется концентрацией реагирующих веществ и температурой. Скорость разложения зависит от величины пробы, длительности обработки и свойств системы, на которую оказывает влияние состав пробы и веществ, применяемых для разложения. Скорость разложения твердого вещества пропорциональна величине его поверхности, т.к. часто эта скорость определяется процессом диффузии. Поверхность вещества можно значительно увеличить, измельчая его тем или иным способом. Это относится и к металлам, скорость растворения которых значительно возрастает, если обработке подвергают металл в виде мелких стружек. Повышение температуры также приводит к ускорению разложения. При работе с растворами очень часто требуется концентрировать их до меньшего объема, а иногда выпаривать досуха. Эту операцию удобнее всего выполнять в фарфоровых чашках, так как в этом случае благодаря большой поверхности испарение идет быстрее.

В некоторых случаях фарфоровые чашки приходится заменять более химически стойкими платиновыми. Иногда выпаривание можно проводить в посуде из жаростойкого стекла («пирекс»). Выпаривание проводят на песчаных банях или электрических плитках, дающих невысокую температуру. Иногда для этой цели используют водяные бани. Правильно собранное и установленное оборудование - залог стабильной и быстрой работы.

Список использованной литературы

1. Методы разложения в аналитической химии. - Пер. с англ. / Под ред. А.И. Бусева и Н.В. Трофимова. - М.: Химия, 1984. - 432 с.

2. Аналитическая химия. Химические методы анализа : учеб. пособие / А.И. Жебентяев, А.К. Жерносек, И.Е. Талуть. -- Минск: Новое знание, 2010. -- 542 с.: ил.

3. Курс аналитической химии Издание 2: учебник для с.-х. вузов / Цитович И.К. - 5-е изд., испр. и доп. - М.: Высшая школа, 1985. - 400с.

4. Анализ органических и элементоорганических соединений : учеб.-метод. пособие / [сост.: Г. Б. Недвецкая,Л. П. Шаулина, А. А. Татаринова, Т. В.Мамасева]. - Иркутск: Изд-во ИГУ, 2014. - 93 с.

5. Новый справочник химика и технолога. Аналитическая химия. Ч. I.- С.-Пб.: АНО НПО «Мир и Семья» , 2002. -964 с.

6. Интернет ресурс. «Мокрые способы».

7. Электронная библиотека НЕФТЬ-ГАЗ.

8. Интернет-ресурс «Студопедия». Определение общего азота с помощью метода Кьельдаля.

9. Интернет-ресурс. Страница учебника. Определение галоида по методу Кариуса.

10. Интернет-ресурс. Ссылка на учебник «Харитонов Ю. Я. - Аналитическая химия.В 2х томах»

11. Интернет-ресурс. Фргмент издательства «Учебно-методический комплекс дисциплины» Особенности пробоотбора и пробоподготовки объектов окружающей среды»

Размещено на Allbest.ru