9.2 Визначення гігроскопічної води

Тверді речовини адсорбують на своїй поверхні водяні пари з повітря. Адсорбована речовинами вода називається гігроскопічною. На відміну від вмісту стехіометричної води вміст гігроскопічної води не постійний, а тому не може бути відображений в хімічній формулі.

Речовини з розвиненою поверхнею можуть адсорбувати значну кількість води, зберігаючи при цьому вигляд сухого порошку. Гігроскопічна вода знаходиться в стані динамічної рівноваги з водяною парою повітря. Тому вона частково видаляється з речовини при зберіганні в сухому приміщенні.

Більш повне видалення та кількісне визначення гігроскопічної води в речовинах досягається методом, аналогічним тому, який застосовують для визначення кристалізаційної води, тобто висушуванням речовини до постійної маси при 105-130 ° С.

Порядок виконання роботи:

1. Бюкс, в якому проводять визначення, попередньо слід висушити при 105-130 °С до постійної маси і зважити.

2. Після цього взяти наважку близько 2÷5 г добре подрібненої досліджуваної речовини (середньої проби за методом квартування) і висушити її при 105-130 °С до постійної маси.

3. За зменшенням маси визначити кількість вилученої гігроскопічної води. Результат визначення виразити у відсотках відносно маси наважки.

Визначення описаним методом далеко не завжди дає достатньо правильне уявлення про кількість гігроскопічної води. Дійсно, втрата в масі під час висушування залежить від видалення з речовини не тільки гігроскопічної, а й кристалізаційної води, так само як і інших летких складових частин речовини. Іншою досить поширеною причиною похибки даного методу є окиснення досліджуваної речовини киснем повітря при нагріванні. Втрата в масі внаслідок цього виявляється меншою, ніж повинна була б бути, судячи з істинного вмісту гігроскопічної води. Це спостерігається при аналізі багатьох органічних речовин.

Як вже зазначалося, вміст гігроскопічної води в речовинах не постійний, він змінюється з температурою і вологістю повітря. Зміна ж кількості гігроскопічної води, очевидно, має впливати і на відсотковий вміст всіх інших складових частин речовини. Тому, щоб уникнути подібних коливань складу речовини залежно від зміни вологості, результати аналізів речовин, що містять значну кількість гігроскопічної води, перераховують на абсолютно суху речовину.

9. 3 Визначення вмісту заліза в солі Мора

При гравіметричному визначенні заліза в розчинах його попередньо окислюють до Fe³⁺, а потім дією NH₄OH доводять до кінця гідроліз солі заліза:

Fe³⁺ + H₂O ↔ FeOH²⁺ + H⁺ (9.1)

Fe(OH)₂⁺ + H₂O → Fe(OH)₃↓ + H⁺ (9.2)

При прожарюванні Fe(OH)₃ (вірніше, водний оксид заліза Fе₂О₃·nН₂О) втрачає воду і перетворюється на безводний оксид:

2Fe (OH)₃ → Fe₂О₃ + 3H₂О↑ . (9.3)

який є ваговою формаю. Розчинність гідроксиду заліза дуже мала (ДР = 3,2·10^-38), тому він кількісно осідає навіть з слабкокислих розчинів. Мала розчинність призводить до того, що відносне пересичення розчину під час осадження дуже велике, тому осад, який виділяється, аморфний і має дуже розвинену поверхню. Для кращої коагуляції осаду осадження проводять при нагріванні в присутності електроліту (солей амонію). Осад нелегко пептизується, його можна промивати гарячою водою, але якщо промивання тривале, то замість води краще використовувати 1%-вий розчин NH₄C1. Прожарювати осад потрібно на пальнику при доступі повітря, особливо під час спалювання паперового фільтра; тривалого прожарювання слід уникати, щоб не сталося часткового відновлення оксиду заліза вуглецем до Fe₃О₄ (і навіть до металевого заліза).

Матеріали та обладнання:

Сіль Мора кристалічна;

Хлорид амонію кристалічний х.ч.;

Нітратна кислота концентрована;

Гідроксид амонію, розбавлений розчин 1:1;

Бюкс, тигель;

Терези аналітичні.

Порядок виконання роботи:

1. До розчину солі Мора (7-10 см³ містять не більше 0,1 г заліза) додати 10 см³ дистильованої води, 3 г х.ч. кристалічного хлориду амонію NH₄C1, розчин нагріти майже до кипіння (але не кип'ятити!), додати по краплях при постійному перемішуванні 1-2 см³ концентрованої HNО₃ і продовжити нагрівання ще 5 хв. Потім додати в розчин 100-150 см³ гарячої води і NH₄OH (1:1) при перемішуванні до появи помітного запаху аміаку; розчин з осадом залишити на 5 хв., після чого профільтрувати через паперовий фільтр.

2. Фільтрувати слід через фільтр середньої щільності (біла стрічка). Зливши на фільтр рідину з осаду, слід промити фільтр кілька разів декантацією гарячою водою. Після цього кількісно перенести осад на фільтр, частинки осаду, що залишилися на склянці і паличці, зняти шматочками беззольного фільтру.

3. Промивання осаду на фільтрі продовжувати до повного видалення хлорид-йонів, тобто до тих пір, поки порція промивних вод, підкислена нітратною кислотою, не припине давати каламуті з AgNО₃. Осадження, фільтрування і промивання осаду виконувати обов'язково в один прийом, залишати не промитий до кінця осад на фільтрі не можна, він висихає, в ньому утворюються канали, і надалі промивна рідина не буде видаляти з осаду забруднюючі речовини.

4. Промитий осад підсушити і ще злегка вологим разом з фільтром переносять в попередньо прожарений до постійної маси та зважений тигель. Підсушувати фільтр слід обережно, обвуглити його на маленькому полум'я пальника так, щоб він не загорівся. Потім озолити його і, поступово посилюючи нагрівання, прожарити тигель з осадом до постійної маси. Краще прожарювати осад у муфельній печі при 800-900 °С.

5. Знайшовши масу осаду, розрахувати вміст в ньому заліза та визначити вміст феруму в досліджуваному зразку солі Мора.