Зачетная задача (1) (1114168), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

I₂ + 2S₂O₃^2- → 2I^- + S₄O₆^2-

Йодометрическому определению меди мешают присутствие окислителей, которые выделяют йод из йодида калия (например, соли трёхвалентного железа). Влияние железа может быть устранено добавлением фторида аммония, который образует с ионом железа (III) устойчивый комплексный йон [FeF₆]^3-.

Основываясь на значении величин стандартных потенциалов пар Cu²⁺/Cu⁺ (+0.159В) и I₂/2I^- (+0.536В) [4], следовало бы ожидать протекания реакции в обратном направлении. Однако в данной системе выпадает осадок CuI (K_s=10^-12). Поэтому необходимо сравнивать стандартный потенциал пары Cu²⁺/CuI (+0.86) [4] и стандартный потенциал пары I₂/2I^-.

Для того, чтобы обратимая реакция протекала достаточно полно в нужном направлении, необходимо добавление большого избытка йодида калия, так как чем больше его содержание в системе, тем меньше будет потенциал пары I₂/2I^- и лучше растворяться образующийся йод [5].

Для протекания первой из приведённых выше реакций необходимо создать в растворе слабокислую среду для предотвращения образования гидроксокомплексов меди (II) (а тем самым для повышения потенциала системы Cu²⁺/CuI.

Йодометрический метод определения меди является достаточно точным, так как крахмал является очень чувствительным индикатором с резким переходом окраски.

Броматометрическое определение меди основано на выделении её в виде очень малорастворимой соли CuSO₄·(N₂H₄)₂·H₂SO₄, которую после растворяют, а осадок титруют стандартным раствором бромата:

3CuSO₄·(N₂H₄)₂·H₂SO₄ + 4BrO₃^- → 3Cu²⁺ + 6H⁺ + 6SO₄^2- + 6N₂ + 2Br^- + 12H₂O

В качестве индикатора применяют фуксин (оранжево-жёлтый переход окраски), тимоловый синий (жёлто-синий переход окраски) [4] имеющие яркие переходы окраски

Комплексонометрическое титрование раствором ЭДТА позволяет определить медь в разнообразных по составу природных и промышленных объектах.

Определение основано на реакции:

Cu²⁺ + H₂Y^2- → CuY^2- + 2H⁺

Константа устойчивости образующегося комплекса CuY^2- равна β = 6.31*10^-18.

ЭДТА образует комплексы со многими катионами, поэтому необходимо отделение меди, введение маскирующих агентов и регулирование кислотности среды.

Конец комплексонометрического титрования определяют визуально, с помощью различных металлохромных индикаторов. В присутствии мурексида, образующего с медью комплекс зеленовато-жёлтого цвета, когда вся медь оттитрована, раствор окрашивается в вишнёго-розовый или лиловый цвет; титрование можно проводить на холоду при pH 6. Титрование в присутствии ПАН (1-(2-пиридилазо)-2-нафтол) проводят при 70°С при pH 5. pH среды создаётся ацетатным буферным раствором. Окраска в конечной точке титрования изменяется из фиолетовой, что соответствует цвету комплекса меди с ПАН в зелёную – наложение жёлтой окраски ПАН и голубой окраски комплекса меди [1]

3.2 Методы определение алюминия

3.2.1. Гравиметрические методы

3.2.1.1. Осаждение алюминия в виде оксихинолината. 8-Оксихинолин с алюминием образует труднорастворимое внутрикомплексное соединение состава Al(C₉H₆ON)₃. 8-Оксихинолин – не специфичный реагент для алюминия. Однако при отделении мешающих элементов алюминий определяется просто и сравнительно быстро в довольно сложных и различных по составу объектах.

Оксихинолинат алюминия можно осаждать в слабокислой и щелочной среде. Чаще применяют осаждение из уксуснокислых растворов [6].

3.2.1.2. Осаждение алюминия в виде гидроксида для отделения от других элементов или последующего гравиметрического определения – самый старый и распространённый метод. Значение его как гравиметрического метода сейчас невелико, так как имеются более точные методы, но он часто применяется для предварительного отделения алюминия от мешающих элементов. Гидроксид алюминия начинает осаждаться при pH несколько больше 4 [6]. Её выделяют аммиаком, слабыми органическими основаниями и соединениями, выделяющими при нагревании аммиак.

Гидроксид алюминия чаще всего осаждают аммиаком. Важнейшими условиями для получения правильных результатов являются осаждение в присутствии достаточно больших количеств аммонийных солей, введение очень незначительного избытка аммиака и осаждение при температуре кипения. Добавление аммонийных солей препятствует чрезмерному повышению pH раствора и способствует коагуляции осадка. В некоторых старых руководствах для устранения избытка аммиака рекомендовалось полностью удалять его кипячением после осаждения. Однако при таком кипячении незначительные количества Al(OH)₃ остаются в растворе.

Растворимость Al(OH)₃ зависит от pН. Минимальная растворимость наблюдается при pH 6,0 – 7,8. Многие методики рекомендуют регулировать добавление аммиака по изменению окраски метилового красного (pH 4.4 – 6.2), другие же предлагают использовать феноловый красный (pH 7.5) [6].

Осадок гидроксида алюминия нельзя промывать водой, так как при этом он легко переходит в коллоидную форму и, кроме того, частично растворяется. Согласно методике осаждения, осадок промывают горячим 2%-ным раствором NH₄NO₃, к которому добавляют аммиак до изменения окраски метилового красного; если аммиак не вводить, то часть Al(OH)₃ переходит в раствор.

Для осаждения Al(OH)₃ можно также использовать вещества, выделяющие при гидролизе аммиак: мочевину, уротропин.

3.2.1.3. Осаждение алюминия в виде бензоата. Бензонатный гравиметрический метод один из наиболее точных методов определения алюминия. При осаждении бензонатом образуется основной бензонат алюминия, который легче фильтруется и промывается, чем осадок, полученный при осаждении аммиаком; кроме того, сорбция посторонних ионов значительно меньше [6].

3.2.1.4. Осаждение алюминия в виде криолита. На образовании труднорастворимого комплекса алюминия – криолита Na₃AlF₆ – основаны очень важные методы определения алюминия. Комплекс состава Na₃AlF₆ образуется при избытке NaF, большем 1,4%; при меньшем избытке состав комплекса соответствует формуле 4AlF₃·11NaF. Криолит заметно растворим в воде, но в присутствии избытка NaF его растворимость резко уменьшается. При избытке 0,02 моль NaF/литр в фильтрате от криолита не обнаруживаются даже следы алюминия [6].

3.2.2. Титриметрические методы

Комплексонометрические методы титрования обладают высокой точностью, приближающейся к точности гравиметрических методов, и в то же время требуют значительно меньше времени для выполнения, чем последние. Благодаря этому комплексонометрические методы нашли широкое применение при определении алюминия в различных материалах.

Как трехвалентный металл с координационным 6, алюминий валентными связями присоединяется к карбонильным группам и координационно связывается с аминогруппами и с молекулой воды. Такие комплексы преобладают в слабокислой среде. При pH > 8 преобладают комплексонаты типа [Al(OH)(H₂O)Y]^2- и [Al(OH)₂Y]^3-.

Комплексонат алюминия - довольно прочный комплекс. Однако, несмотря на это, процесс его образования протекает довольно медленно. Это объясняется склонностью алюминия к образованию гидратированного иона [Al(H₂O)₆]³⁺. Вследствие плотной упаковки молекул воды внутренней сферы гексааквоалюминиевого комплекса обменная реакция между ними и комплексоном III очень мала. При нагревании до кипения эта обменная реакция протекает быстро.

Из прямых методов титрования [6] лучшим является титрование с индикатором ПАН (1-(2-пиридилазо)-2-нафтол) в присутствии небольших количеств комплексоната меди. Алюминий титруют в растворах с pH 3 в горячих растворах. Алюминий вытесняет медь из комплексоната, выделившаяся медь с ПАН образует окрашенный в красный цвет комплекс. После связывания всего алюминия комплексон III в конечной точке титрования разрушает комплекс меди с ПАН и окраска раствора из красной переходит в жёлтую (комплексонат меди несколько прочнее комплексоната меди с ПАН).

Большое значение имеет способ нейтрализации анализируемых растворов. Лучше нейтрализовать кислые растворы ацетатом аммония до pH 4, а затем добавить уксусную кислоту до pH 3. Если кислый раствор нейтрализовать аммиаком до pH 3 и затем ввести ацетатный буферный раствор с pH 3, то получаются заниженные результаты. Причиной этого является местное повышение pH при нейтрализации аммиаком и образование полиядерных гидроксокомплексов алюминия, медленно реагирующих с комплексоном III.

Среди методов определения алюминия обратным титрованием наиболее точный – метод титрования с индикатором ксиленовым оранжевым. Метод характеризуется очень резким изменением окраски раствора в эквивалентной точке (из красно-фиолетовой в жёлтую).

Алюминий с ксиленоловым оранжевым при pH>3 образует комплекс ярко-красного цвета, более прочный, чем комплексонат алюминия; поэтому прямое титрование с этим индикатором невозможно.

Одним из лучших методов обратного титрования алюминия является метод, согласно которому избыток комплексоната III оттитровывают раствором ацетата цинка, затем разрушают комплексонат алюминия нагреванием с фторидом и снова титруют раствором ацетата цинка:

AlY^- + 6NaF → Na₃AlF₆ + Na₃Y^-,

данная реакция протекает в слабокислой среде, в которой комплексонаты других металлов не реагируют с NaF. Расход титранта при втором титровании эквивалентен содержанию алюминия. Индикатор – ксиленоловый оранжевый.

Данный метод нашёл широкое применение в лабораториях [6].

3.3 Выбор методов анализа

На основании рассмотренных данных для определения содержания меди был выбран йодометрический метод. Данный метод является достаточно точным, простым и не требует редких реагентов.

Алюминий было решено определять методом осаждения в виде гидроксида аммиаком. Метод достаточно точен, а также легко доступны используемые реагенты.

Разделять элементы было решено, осаждая медь в виде CuI, так как метод нетрудоёмок и эффективен.

4. Количественный анализ

1. Определение меди

   1. Расчёт массы навески

Для титриметрического определения меди приготовим 200 мл 0,05 М по меди раствора. Исходя из того, что в сплаве содержится примерно 80% меди, можно рассчитать массу навески:

В 200 мл 0,05 М раствора меди содержится 0,01 моль Cu.

M(Cu) = 0.01 моль·63,55 г/моль = 0,6355 г.

m_{навески} = (m(Cu)·100/ω(Cu)) = (0.6355·100)/80 = 0,7943 г.

1. Взвешивание навески

Взвешивание (результаты):

m_{стакана с веществом} = 16,0742 г.

m_{пустого стакана (без вещества)} = 15,1351 г.

m_{навески для растворения} = 0,9391 г.

1. Растворение навески

Точную навеску сплава перенесли в стакан ёмкостью 300 мл, добавили 20 мл 6 М азотной кислоты, закрыли стакан часовым стеклом и нагрели на песочной бане до полного растворения навески. Смыли часовое стекло дистиллированной водой и выпарили раствор досуха. Стакан охладили, добавили к сухому остатку 10 мл 1 М серной кислоты и выпарили на песчаной бане до прекращения выделения белых паров. Стакан сняли с песчаной бани и охладили на воздухе. Осадок растворили в 20 мл дистиллированной воды. Раствор количественно перенесли в мерную колбу 200 мл, довели объем до метки дистиллированной водой и тщательно перемешали.

1. Стандартизация раствора тиосульфата [3]

Стандартизация раствора проводилась по бихромату калия (K₂Cr₂O₇ = 0.0502 М), приготовленному по точной навеске (m = 0.4927 г.).

m_{навески} = 0,2л·294.18г/моль·0.05моль/л·1/6 = 0,4903 г

m_{стакана с веществом} = 10,4208 г

m_{стакана без вещества} = 10,9135 г

m_{навески} = 0.4927 г

Навеску переносим в мерную колбу на 200.0 мл и доводим до метки.

Концентрация полученного раствора равна:

0,05 М – 0,4903 г

x М – 0,4927 г

x = 0,0502 М

Методика стандартизации:

В бюретку вносят исследуемый раствор тиосульфата. В коническую колбу для титрования на 200-250 мл помещают 10 мл серной кислоты, 10 мл 5%-ного раствора йодида калия и аликвоту (10 мл) стандартного раствора K₂Cr₂O₇. Оставляют смесь на пять минут в тёмном месте, накрыв часовым стеклом. Затем прибавляют 100 мл дистиллированной воды и быстро титруют раствором тиосульфата натрия до бледно-жёлтой окраски, добавляют 1-2 капли свежеприготовленного крахмала и продолжают титровать при энергичном перемешивании до исчезновения синей окраски раствора.

Характеристики

Список файлов ответов (шпаргалок)