МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ

ТАВРИЧЕСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

им. В.И.Вернадского

кафедра физической и аналитической химии

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к практическим занятиям по курсу «Аналитическая химия»

(разделы “Гравиметрия и титриметрия: кислотно-основной метод”) для студентов 2 курса дневной формы обучения специальности 6.070300 «химия » образовательно-квалификационного уровня «бакалавр» профессионального направления подготовки 0703 Химия

СИМФЕРОПОЛЬ 2001

Печатается по решению редакционно-издательского совета

Таврического национального университета от

ОБЩИЕ ЗАМЕЧАНИЯ К РАБОТЕ В ЛАБОРАТОРИИ КОЛИЧЕСТВЕННОГО АНАЛИЗА

1. Приступая к практическим занятиям, студент должен помнить, что он работает в лаборатории точных измерений, где малейшая неаккуратность в работе приводит к искажению результатов анализа, на который было затрачено много труда и времени.

2. Нельзя загромождать рабочее место посторонними предметами. На столе должно находиться только необходимое для работы оборудование.

3. Требуемая для данного определения посуда должна быть заранее подготовленной, тщательно вымыта и высушена.

4. Работая в лаборатории, надо избегать всяких резких движений. Немало анализов бывает испорчено потому, что перед самой последней операцией в гравиметрии – взвешиванием осадка, вследствие неловкого движения работающего опрокидывается тигель. Весь анализ, на который затрачено занятие, надо переделывать заново.

5. При выполнении отдельных количественных определений следует тщательно соблюдать установленную методику работы.

Отклонения всегда приводят к ошибкам и уменьшают точность.

6. Не менее тщательно должны соблюдаться правила выполнения отдельных операций: фильтрования, промывания, высушивания, прокаливания и других. Какими бы незначительными не казались некоторые из них, следует помнить, что все они разработаны на основе огромного опыта поколений химиков. Надо, чтобы безукоризненно правильное выполнение всех технических приемов работы сделалось привычным и не требующим внимания. Для этого необходимо первое время тщательно следить за правильностью выполнения каждой отдельной операции, за каждым движением при работе. Тогда приобретаются навыки точного экспериментирования.

7. Одних навыков недостаточно. Требуется основательное знание теории анализа, чтобы выбрать рациональный метод исследования, правильно истолковать полученные результаты.

Тщательное продумывание исследования в самом начале обеспечивает большую экономию времени и труда.

Рекомендации к ведению лабораторного журнала

1. Все страницы должны быть пронумерованы.

2. Лабораторные работы нумеруются, ставится дата выполнения.

3. Записи должны быть четкими, отделяться друг от друга.

4. Все данные необходимо записывать в журнал только ручкой:

а) Записи должны иметь заголовки, т.к. в момент записи кажется все ясно, а со временем может забыться;

б) Все результаты взвешивания или титрования записываются сразу в таблицу и подписываются преподавателем.

в) В журнале ничего нельзя исправлять или стирать. Неправильную запись надо перечеркнуть и рядом записать правильный результат.

г) Нельзя вырывать страницы из журнала. Достаточно перечеркнуть страну по диагонали. Полезно дать короткую запись о причинах вычеркивания.

5. Каждому измерению отводят лист, лучше развернутый.

На левой стороне журнала дается:

1. Название работы.

2. Краткое теоретическое изложение принципов, лежащих в основе работы, уравнения реакций.

3.Данные и результаты для каждой пробы, занесенные в таблицу.

4.Математическая обработка результатов.

5.Выводы.

На правой стороне журнала

1. Уравнения, применяемые для расчетов.

2. Сами расчеты.

Рекомендуется округлять конечный результат, после выполнения всех арифметических действий. Результат вычислений должен содержать только значащие цифры независимо от того, сколько цифр входило в числа, используемые для расчета. Значащими называются все достоверные цифры плюс первая из недостоверных. Для оценки достоверности результатов аналитических определений следует учитывать реальные возможности применяемого метода. Незначащие числа следует исключить из результатов.

ГРАВИМЕТРИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ

Определение количества вещества основано на физическом измерении какого-либо физического или химического свойства этого вещества, являющегося функцией его массы.

Гравиметрия является наиболее простым и точным химическим методом количественного анализа, хотя довольно продолжительным. Сущность гравиметрии заключается в том, что определяемую составную часть анализируемого вещества изолируют либо в чистом виде, либо в виде соединения определенного состава, которое затем взвешивают. Гравиметрические методы подразделяются на методы отгонки и методы осаждения. Наибольшее значение имеют последние. В методах осаждения определяемый компонент выделяют в осадок в виде малорастворимого соединения, которое после подготовки (отделение от раствора, промывание, просушивание, прокаливание) взвешивают. Для получения чистых, однородных по дисперсности, возможно крупнокристаллических осадков (если вещество кристаллическое), или хорошо скоагулированных осадков (если вещество аморфное) необходимо соблюдать ряд правил в ходе анализа. Состав вещества, являющегося гравиметрической формой, должен строго отвечать определенной химической формуле.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ БАРИЯ В ВОДНОРАСТВОРИМЫХ ВЕЩЕСТВАХ

(Например, в загрязненном кристаллогидрате BaCl₂2H₂O)

Определение бария в воднорастворимых веществах основано на осаждении кристаллического осадка сульфата бария:

Ва²⁺ + SO₄^2- = BaSO₄

Осадителем служит раствор серной кислоты. Обычно осаждение производят из разбавленного, нагретого, подкисленного раствора добавлением по каплям при постоянном помешивании раствора осадителя, что приводит к максимальному росту центров кристаллизации и минимальному их образованию в участках с локальным пересыщением.

При некоторых условиях быстрое смешивание реагентов благоприятно образованию однородного кристаллического осадка. Если путем повышения кислотности до рН 1 превратить большую часть сульфат ионов в гидросульфат, то скорость образования центров кристаллизации резко понижается, что способствует росту крупных частиц. При быстром смешивании происходит мгновенное образование центров кристаллизации, которые равномерно растут, давая сравнительно крупнозернистый однородный осадок. При медленном смешивании происходит непрерывное образование центров кристаллизации в отдельных участках с более высокой концентрацией – в результате получается гетеродисперсный осадок.

Осадитель – 2н H₂SO₄;

Осаждаемая форма –BaSO₄;

Гравиметрическая форма –BaSO₄;

Превращение осаждаемой формы в гравиметрическую проводят прокаливанием осадка в муфельной печи при температуре 800⁰.

Реагенты

НС1, 2н раствор;

Н₂SO₄, 2р раствор;

AgNO₃,1% раствор;

Методика определения

По уравнению реакции рассчитать теоретическую навеску хлорида бария. На аналитических весах взять точную навеску сухой смеси, близкую к теоретической, перенести ее количественно в химический стакан емкостью 300-400 мл и растворить в 100-150 мл дистиллированной воды. В раствор поместить стеклянную палочку. Добавить к раствору 2-3 мл 2н НС1, и нагреть его почти до кипения (60-70⁰).

Объем осадителя 2н H₂SO₄,необходимый для осаждения, рассчитывают, считая навеску чистым BaC1₂ .2H₂O + 100% избытка. Отмеряют мензуркой полученный объем серной кислоты в химический стакан емкостью 100 мл, разбавляют до 25 мл дистиллятом и также подогревают.

Осаждение можно проводить двояко:

а) Медленное добавление горячего раствора осадителя по каплям, при постоянном перемешивании к горячему раствору осаждаемого вещества.

б) Раствор анализируемой соли подкисляют 2н НС1 до рН 1. Осаждение проводят из нагретых растворов путем быстрого приливания раствора осадителя и энергичного перемешивания стеклянной палочкой.

После отстаивания, независимо от способа осаждения, проверяют полноту осаждения, прибавив несколько капель раствора осадителя. Если в месте соприкосновения растворов не происходит помутнения, осаждение считается полным. Извлекают палочку из стакана, протирая ее кусочком беззольного фильтра, прикрывают стакан и оставляют осадок для созревания под маточником до следующего занятия. Ускорить созревание осадка можно, если перед осаждением в исследуемый раствор ввести 2-3 мл 1% раствора пикриновой кислоты. В этом случае достаточно раствор с осадком оставить перед фильтрованием на 1-2 часа в теплом месте (например, на водяной бане).

Фильтрование осадка проводят через беззольный фильтр (синяя) лента методом декантации. Первые порции фильтрата полезно проверить еще раз на полноту осаждения. Когда большая часть прозрачной жидкости пройдет сквозь фильтр, осадок отмывают от С1^-–ионов в стакане отдельными порциями дистиллированной воды (30-50 мл). В качестве промывной жидкости используют теплую дистиллированную воду. Затем переносят осадок на фильтр при помощи небольших порций воды. Частицы осадка, приставшие к стенкам стакана, снимают с помощью палочки с резиновым наконечником. Когда весь осадок будет перенесен на фильтр, его на фильтре промывают 3-4 раза дистиллятом. Затем воронку с фильтром помещают в сушильный шкаф, где осадок слегка просушивают при 110-120^о и, согнув края фильтра к центру, помещают слегка влажный фильтр с осадком в доведенный до постоянной массы тигель. Осторожно обугливают фильтр и прокаливают осадок в муфельной печи 25-30 мин. при 800⁰. После охлаждения в эксикаторе тигель с осадком взвешивают. Повторяют 15-минутные прокаливания до достижения постоянной массы (0,2 мг). Рассчитывают % содержание бария в исходном веществе по формуле:

,

где

q - навеска сухой смеси ,

m - масса осадка после прокаливания,

F - аналитический множитель или фактор пересчета.