Определение усвояемой формы p2o5 в суперфосфате титриметрическим методом анализа с хроматографическим разделением

В состав усвояемых форм любого суперфосфата входят свободная фосфорная кислота H₃PO₄, однозамещенные фосфаты кальция Ca(H₂PO₄)₂ и магния Mg(H₂PO₄)₂, фосфаты железа FePO₄ и алюминия AlPO₄, иногда двузамещенный фосфат кальция CaHPO₄. Общее содержание фосфатов и фосфорной кислоты, выраженное в процентах P₂O₅, составляет массовую долю усвояемой формы P₂O₅ суперфосфата.

Усвояемая форма P₂O₅ извлекается из навески суперфосфата концентрированной серной кислотой.

Навеска суперфосфата обрабатывается концентрированной серной кислотой при комнатной температуре, содержимое колбы взбалтывается на магнитной мешалке в течение 30мин, раствор отфильтровывается от нерастворимой части, после чего фильтрат пропускают через колонку с катионитом в Na – форме. Элюат (раствор прошедший через катионит) собирают в коническую колбу и оттитровывают 0,1н стандартным раствором HCl в присутствии индикатора метилового оранжевого и фенолфталеина.

RNa – катионит, где R- отрицательно заряженные группы катионита.

2RNa+ CaCl₂ ↔ R₂Ca + 2NaCl

2RNa+ Ca(H₂PO₄)₂ ↔2R₂Ca+ 2Na H₂PO₄

3RNa+FeCl₃ ↔R₃Fe + 3NaCl

Примечание.Так как разложение пробы происходило соляной кислотой и через катионит пропускают кислый раствор, то после катионирования раствор содержит некоторое количество соляной кислоты и фосфорной. Поэтому стандартным раствором щелочи будут титроваться фосфорная и соляная кислоы.

индикатор м.о.: H₃PO₄ + NaOH = NaH₂PO₄ + H₂O

HCl + NaOH = NaCl + H₂O

индикатор ф.ф.: H₃PO₄ + 2NaOH = Na₂HPO₄ + 2H₂O

HCl + NaOH = NaCl + H₂O

Реактивы, оборудование и вспомогательные материалы. 1. Аналитические весы, 2 класса точности или аналогичного типа с погрешностью взвешивания не более 0,0002г. 2.Индикатор: метиловый оранжевый - 1% - ые (водный) раствор. 3. Стандартный раствор, NaOH (KOH) 0,1н раствор. 4. Промывалка. 5. Мерная колба, емкостью 250мл. 6. Пипетка, емкостью 20,00(25,00)мл.7. Коническая (титровальная) колба, емкостью 200-250мл. 8. Прибор для титрования (бюретка или автоматический титратор).9. Na-катионит: 40г катионита КУ-2 помещают в стакан вместимостью 250мл и промывают водопроводной водой от механических примесей декантацией. Содержимое стакана переносят в колонку и пропускают через катионит со скоростью 8-10мл/мин 10% раствор HCl, нагретой до 50-60⁰C. Соляную кислоту пропускают до удаления ионов железа (проба с роданидом аммония). Катионит промывают дистиллированной водой до нейтральной реакции по метиловому оранжевому,затем через колонку, содержащему H – катионит пропускают 250мл 5% -ого раствора со скоростью NaCl 8-10мл/мин, а затем пропускают дистиллированную воду до нейтральной реакции по метиловому оранжевому.

Выполнение анализа. Навеску суперфосфата, массой 1 - 1,2г взвешивают на часовом стекле, на аналитических весах с точностью до 0,0002г. Навеску переносят в сухую мерную колбу емкостью 100мл при помощи сухой химической воронки. Навеску с часового стекла смывают 50мл 0,05н раствором серной кислоты. В колбу помещают магнит, закрывают пробкой и взбалтывают на магнитной мешалке в течение 30мин. По истечении времени взбалтывания, раствор в мерной колбе доводят до метки дистиллированной водой, тщательно перемешивают и отфильтровывают через сухой фильтр «белая лента» в сухой химический стакан. Нерастворимый остаток на фильтре отбрасывают. Из стакана отбирают аликвоту раствора 25,00(20,00)мл, и пропускают через колонку с катионитом в Na - форме со скоростью 3-4 капли в секунду, собирая элюат в мерную колбу 100,00мл, в которую предварительно наливают 5мл 1н раствора соляной кислоты. Через катионит пропускают ~ 50мл дистиллированной воды, нагретой до 60⁰С и не содержащей CO₂, следят за уровнем жидкости в колонке. Содержимое мерной колбы охлаждают до комнатной температуры, доводят раствор до метки холодной дистиллированной водой, закрывают пробкой и перемешивают.

Из мерной колбы отбирают две аликвоты по 10,00мл в две конические колбы. В одну колбу добавляют 1 - 2 капли индикатор метилового оранжевого, в другую - 1 - 2 капли фенолфталеина, после чего титруют 0,1н стандартным раствором щелочи NaOH (KOH). В присутствии индикатора метилового оранжевого, раствор титруют до перехода окраски из желтой в оранжевую от одной избыточной капли щелочи; в присутствии фенолфталеина до перехода окраски от одной избыточной капли раствора щелочи из бесцветной в бледно - розовую. Титрование проводят 3раза с каждым индикатором и находят средний объем. По результатам титрования вычисляют массовую долю, в %, усвояемой формы P₂O₅ в образце суперфосфата.

ω (P₂O₅)^усв = ,

Мэ P₂O₅ = = 70,97г/моль

где Сн - нормальная концентрация стандартного раствора щелочи NaOH (или KOH), моль/л; К - поправочный коэффициент к нормальной концентрации NaOH(или KOH); V^ф.ф _NaOH(KOH)) - средний объем щелочи, отмеренный по бюретке, пошедший на титрование по фенолфталеину (титруют ⅔ фосфорной кислоты и солянуя кислоту), мл; V^м.о._NaOH(KOH)) - средний объем щелочи, отмеренный по бюретке, пошедший на титрование по метиловому оранжевому (титруют ⅓ фосфорной кислоты и соляную кислоту), мл; Мэ P₂O₅ – молярная масса эквивалента оксида фосфора (V), г/моль; V_м.к. - объем мерной колбы, мл; V_п - объем пипетки (аликвота), мл; масса навески, г;