Ю.А. Золотов - Общие вопросы, методы разделения (Основы аналитической химии, том 1) (1110133), страница 15
Текст из файла (страница 15)
3.5. Перемешввавве в сокращение пробы: а — метод конуса в кольца; 6 — квартованве; в — шахматный способ отбора; в — механический делитель 66 „ича тся ава обрюцц то это привод ° к не рави ьному опр д е ю содержания компонентов. Потери в виде пыли можно в заметной степе- ~ уменьшить просеиванием пробы при измельчении. другой возможный источник ошибок при отборе и хранении пробы— потеря летучих продуктов вследствие изменения температурного енина при хранении или разогрева при измельчении твердых образцов.
Так, при измельчении горных пород, руд и минералов наблюдаются заметные потери таких летучих компонентов, как вода, ртуть, сера, тавлий. При изменении температуры особенно велики потери летучих органических соеяинений, определяемых в различных природных и промышленных обьектах. Большими могут быть также потери вследствие адсорбции определяемого компонента на поверхностях емкостей для отбора и хранения пробы. В процессе отбора (особенно измельчения) и хранения пробы в массе образца (прежде всего на поверхности) могуг проходить химические реакции, меняющие состав анализируемого объекта.
Обычно это взаимодействие с компонентами атмосферы, окислнтельно-восстановительные реакции и др. Так, известно, что концентрация пестицидов в растениях, почве и т. п. со временем значительно понижается, что обусловлено прежде всего химическими превращениями пестицидов. При анализе геологических образцов в процессе пробоотбора наблюдаются заметные потери определяемых компонентов вследствие окисления (сера, рений, железо (11)) или восстановления (ртуть). Потери ртути в пробе, если не принять особых мер предосторожности, могут достигать 60%. В процессе отбора и хранения пробы возможно изменение ее состава изза загрязнения компонентами, поступающими из материала пробоотборников, приспособлений дла измельчения, емкостей для хранения пробы, воздуха лабораторных помещений и т.д.
Погрешности, обусловленные внешними загрязнениями, особенно велики при определении следовых количеств компонентов. Вот почему при растирании образцов используют ~тулки из особо твердых материалов (агат или кварц) и хранят пробы в посуде из особых сортов стекла или полиэтилена. Например, пробы воды для определения кремния отбирают только в полиэтиленовые бутыли; при определении органических соединений, наоборот, предпочтительнее посуда нз сгекла.
Таким образом, учитывая источники возможных потерь и загрязнений при отборе пробы, следует строго регламентировать методику пробоотбора: число и последовательность операций измельчения и просеивания, температурный режим, время растирания и контакта с атмосферой, материал пробоотборников и измельчающих устройств, способы очистки и т.
д. Особо рассматривают вопрос о хранении и консервации п р о б ы. Допустимый промежуток времени между отбором и анализом зависит от состава пробы, природы определяемых компонентов и Условий хране- 5' 67 ния пробы. Некоторые определяемые вещества устойчивы длительное время и не требуют особых условий хранения. Чем больше вероятность изменение содержания определяемых компонентов, тем скорее должен быть проведен анализ; если невозможно провести анализ сразу после отбора, то пробу консервируют (резкое охлаждение, изменение рН среды, добавление стабилизирующих веществ). В отдельных случаях для сохранения определяемого компонента его экстрагируют органическими растворителями или сорбируют на различных твердых веществах.
Например, для получения достоверных результатов пробы природной воды анализируют обычно в течение 1 — 2 ч после отбора. Пробы можно стабилизировать на несколько часов охлаждением до 0 'С и на несколько месяцев резким охлаждением до -20 'С. Для консервирования определяемых компонентов добавляют разные консерванты, чаще всего это кислоты и вещества, образующие комплексные соединения. Хранят пробы в условиях, гарантирующих постоянство ее состава в отношении тех компонентов„которые предполагается определить, при этом учитывают комплекс условий (температура, освещенность, материал посуды и т.
д.); однако в ряде случаев до сих пор не найдено удовлетворительного способа хранения пробы. Если нет необходимости проводить химический анализ в стационарной лаборатории (не требуется сложная пробоподготовка или уникальное оборудование), то его проводят «на месте». При этом используют передвижные лаборатории (на автомобилях, катерах и т. п.), переносные анализаторы, тест-устройства и химические сенсоры. Все это позволяет избежать транспортировки и необходимости хранения и консервации проб. 3.2. Подготовка пробы к анализу Подготовка пробы — важный этап проведения химических анализов.
При подготовке пробы к анализу можно выделить три основные стадии: 1) высушивание; 2) разложение (чаще с переведением пробы в раствор); 3) устранение влияния мешающих компонентов; 4) перевод пробы в форму, требующуюся для метода определения. В зависимости ог цели анализа, природы объекта и выбранного метода могут быть использованы различные модификации и комбинации этих стадий. Для правильного проведения химического анализа роль подготовки пробы настолько велика„что химик-аналитик должен каждый раз оценить необходимость включения указанных стадий в схему анализа, установить условия проведения этих стадий и оценить возможные погрешности на каждой из ннх. В данном разделе будут рассмотрены первая и вторая стадии пробоподготовки.
Третья стадия описана в гл. 7. 0 том, какая форма пробы наиболее 68 удобна дла дая того или иного метода определения, говорится при описании этих „тетодов (гл 9 — 1 б) Вода в пробах. Высушивание образцов. Анализируемый образец содержит, жит, как правило, переменное количество воды. Это может быть х имичес ски несвязанная вода, например, адсарбированная на поверки ости пробы твердого вещества; сорбированная щелями и капиллярами амат.гны рфных веществ (цеолит, крахмал, белок); акклюдированная полостями 24ниь| -„алов, руд, горных пород. Такая вода присутствует в пробе как загрязнение из атмосферы или раствора, в котором формировалось анализируемое вещество.
ество. Количество воды может меняться в зависимости от температуры и влажности окружающей среды, способа отбора, приемов и степени измельчения твердого вещества, времени и способа его хранения и т. п. Например, при из~мельчении и хранении базальта содержание в нем адсорбированной воды может увеличиваться от 0,2 до 2%. Количество же сорбированной воды в таких аморфных веществах, как силикагелть уголь растительного и животного происхождения, может составлять 20% от массы образца. Анализируемый обьект может также содержать химически связанную воду, т. е. являющуюся неотьемлемой частью молекулярной или кристаллической структуры твердого вещества. Это может быть кристаллизационная (например, в соединениях ВаС! 2Н20; Са804.2Н 0; 1ча В 0 10Н 0) или конституционная вода, выделяющаяся в результа- "2 4 7 2 те разложения вещества при нагревании (Са(ОН)2 — ь СаО+ Н20; 2КНБО4 ь Ктб 02 + Н20 ).
Часть химически связанной воды может теряться в процессе отбора и хранения пробы. Например, при измельчении Саб04 2Н20 вследствие разогрева пробы при растирании содержание воды может уменьшиться от 20 до 5%. Для правильного установления состава объекта и получения воспроизводимых результатов необходимо удалить влагу из образца, высушить ега да постоянной массы или определить содержание воды, так как результат анализа следует пересчитать на постоянную массу. Чаще всего анализируемый образец высушивают на воздухе или в сушильных шкафах при относительно высокой температуре (105 — 120 'С). Получить воздушно-сухую массу образца можно лишь для таких негигроскопичных веществ, как металлы, ~планы, некоторые виды стекол и минералов.
В отдельных случаях пробы высушивают в эксикаторах над влагопоглощающими веществами (хлорид кальцитт, фосфорный ангидрид, перхлорат магния, драйернт Сао04.1/2Н20). Длительность и температуру высушивания образца, зависящие от его природы, устанавливают заранее экспериментально (например, методом термогравнметрни). Если какие-либо особые указания на этот счет в методике отсугсгвукзт, образцы сушат в сушильных шкафах при 110 'С в течение 1 — 2 ч. 69 Иногда, особенно при сушке сложных объектов (пищевые продукты, растения, рзщ геологических образцов и т.
п.), используют вакуумную сушку нли микроволновое излучение, что часто сокрмцает время сушки от часов до минут. Содержание определяемого компонента рассчитывают обычно, исходя из навески высушенного при определенных условиях образца. Если нужно установить состав первоначально отобранного материала, то следует определить массу, потерянную при высушивании. Если полностью удалить воду нз пробы нли высушить пробу до постоянной массы не удается, то воду определяют в нескольких пробах, отобранных для анализа на другие компоненты. Известно большое число методов определения воды.
Так, воду определяют гравимегрически косвенным нли прямым методом (см. гл. 9). В косвенном методе о содержании воды судят по потере массы анализируемой пробы при ее высушивании или прокаливании. Этот метод часто не дает правильных результатов, что связано с трудностью определенна температуры, необходимой для полного выделения воды, и потерей с водой летучих компонентов образца Прямой гравиметрический метод основан на поглощении выделившейся нз образца воды подходящим поглотнтелем, чаще всего безводным перхлоратом магния. О содержании воды судят по увеличению массы предварительно взвешенного поглотнтеля. Часто для определения воды применяют титриметрическнй метод с использованием реагенга Фишера.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
