Зачётная задача 2 (1114191), страница 3

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

Текст из файла (страница 3)

Сг₂O₇^2- + 3SnCl₄^2- + 14Н⁺ + 6Сl^- = 2Сг³⁺ + 3SnCl₆^2- + 7Н₂O

Реакция восстановления происходит количественно и достаточно быстро в солянокислом растворе при комнатной температуре. Обычно бихромат титруют в 3-3,5М НСl в присутствии дифениламина, как индикатора. Основной недостаток данного метода - нестойкость раствора титранта, приводящая к необходимости проводить стандартизацию перед каждым определением.

Титрование раствором пероксида водорода [7].

Метод основан на восстановлении хроматов избытком раствора пероксида водорода в сернокислой среде до зелёной окраски, который потом оттитровывают перманганатом калия до фиолетовой окраски. Метод обладает хорошей воспроизводимостью и малой погрешностью.

Титрование раствором гидразина [7].

Данный метод используется лишь при совместном присутствии хрома (IV) и ванадия (V). В других случаях добиться сходимости не удается. Титрование проводится в присутствии дифениламинсульфоната бария в качестве индикатора и OsO₄ в качестве катализатора. Мешает определению нитрат-ионы.

Титрование раствором гидрохинона [7].

Данный метод основан на реакции:

ЗС₆Н₄(ОН)₂ + Сг₂O₇^2- + 8Н⁺ = ЗС₆Н₄O₂ + 2Сг³⁺ + 7Н₂O

В качестве индикаторов можно использовать дифениламин или ферроин. Титрование проводят в сернокислой среде. Основное достоинство данного метода -отсутствие влияния Fe(III) на результаты определения, недостатки - плохая воспроизводимость результатов

Комплексонометрическое титрование [4].

При рН = 4-5 (ацетатный буфер) ион Сг³⁺ образует с ЭДТА устойчивые (lgβ = 24) инертные комплексы CrY^- фиолетового цвета. Т.к. из-за инертности соединения прямое титрование раствором ЭДТА невозможно, то применяют косвенное титрование, заключающееся в добавлении к раствору соли хрома, избытка комплексона и оттитровывании избытка ЭДТА растворами солей висмута (III), меди (II), железа (III), никеля(II),свинца(II), цинка (II).

3.2.2. Методы гравиметрического определения хрома.

Осаждение в форме гидроксида хрома (III) [4].

Осадок гидроксида хрома (III) выпадает количественно из растворов солей хрома (III) при действии аммиачного буфера. Осадителем является аммиак: Возможно осаждение органическими осадителями, например, анилином или уротропином.

2Cr³⁺ + 6NH₃*H₂O = Cr₂O₃*xH₂O + 6NH₄⁺

Ионы аммония предотвращают осаждение магния, переход хрома в раствор в виде гидроксокомплексов и способствуют коагуляции коллоидного раствора гидроксида. Выделившийся аморфный осадок промывают на фильтре раствором нитрата аммония и прокаливают при 900°С для получения гравиметрической формы - Сг₂O₃. Под конец тигель следует прокаливать в атмосфере водорода, иначе результаты получаются завышенными вследствие окисления хрома в процессе прокаливания. Мешают определению хрома все ионы, чьи гидроксиды осаждаются в тех же условиях. Метод

совершенно не избирателен и может применяться лишь в тех случаях, когда раствор не содержит посторонних ионов.

Осаждение в форме 8-оксихинолината или оксихинальдината [7].

В слабокислом растворе хрома (III) (рН = 5-6) при добавлении спиртового раствора оксихинолина происходит реакция:

Сг³⁺ + ЗНОх = Сг(Ох)₃ + ЗН⁺ (HOx = C₉H₆NOH - оксихинолин)

Кислотность обычно регулируют добавлением раствора аммиака и раствора ацетата аммония. Осаждение проводят медленно и из горячих растворов. Осадок сушат при 105-110°С для получения формы Сг(Ох)₃ или прокаливают при 700-750°С до Сг₂O₃. Определению не мешают ионы Са²⁺, Mg²⁺, Сl^-, SO₄^2-, NO₃^-, PO₄^3-. Из всех гравиметрических методов определения хрома, описанный метод является самым распространенным.

При использовании вместо 8-оксихиналина для осаждения хрома 2-метил-8-оксихинолина (оксихинальдин) специфичность повышается и позволяет определять хром в системах, содержащих Са²⁺, Ва²⁺, Mg²⁺, Mn²⁺ и А1³⁺.

Осаждение комплексных фторидов хрома (III) [7].

Стоит упомянуть метод осаждения комплексных фторидов хрома(Ш) с катионами аммония (типа (NH₄)₃CrF₆*xH₂O). Осаждение проводят в щелочных фторидных средах при нагревании, гравиметрическая форма - оксид хрома(III). Метод малораспространен из-за высоких потерь и токсичности выделяющегося при прокаливании фторида аммония.

Осаждение хроматов [7].

В данном методе используют низкую растворимость хроматов бария, стронция, свинца и серебра (возможно также использование в качестве осадителя солей одновалентной ртути).

Суммарная реакция данного метода такова:

Мⁿ⁺ + n/2СгO₄^2- = М(СrO₄)_n/2

Осаждение ведут из щелочных растворов при нагревании. Гравиметрическая форма идентична осаждаемой.

При осаждении в форме хромата серебра не мешают большие количества сульфатов, двукратные количества магния и равные количества Mn(II), Fe(III), Cu(II), Ti(IV), Zr, Ni и Со. При этом мешают определению арсенаты, вольфраматы, ванадаты и галогениды.

При использовании в качестве осадителя солей бария (стронция), галогениды не мешают, но мешают сульфаты.

При использовании свинца мешают и галогениды, и сульфаты.

3.3. Обоснование выбора методики для проведения количественного анализа образца.

Компонент смеси, который было решено определять количественно, является Ni. Главным требованием к анализу было использование титриметричеcких методик.

Одной из наиболее распространенных титриметрических методик определения никеля является комплексонометрическое титрование раствором ЭДТА.

Ni²⁺ + [H₂Y]^2- → [NiY]^2- + 2H⁺

Однако ЭДТА образует прочные комплексы со многими катионами, поэтому необходимо предварительное отделение, маскирование и регулирование кислотности среды. Cr³⁺ и Fe³⁺ можно маскировать винной кислотой или фторидом аммония. Также их можно отделить, осаждая гидроксиды Cr(III) и Fe(III) раствором уротропина. Никель в данных условиях не осаждается.

Другим наиболее часто используемым методом является диметилглиоксиматный метод. Он основан на взаимодействии иона никеля со спиртовым или щелочным раствором диметилглиоксима.

Ni²⁺ + 2 C₄H₈N₂O₂ = Ni(C₄H₇N₂O₂)₂ + 2H⁺

Титрованию также мешают Cr³⁺ и Fe³⁺. Их маскируют винной кислотой или фторидом аммония.

Также широко используется цианометрический метод определения никеля. Данный метод основан на образовании никелем бесцветного комплекса с цианидными ионами:

Ni(NO₃)₂+2KCN =Ni(CN)₂+2KNO₃ Ni(CN)₂+2KCN = K₂[Ni(CN)₄]

Титрованию мешают Cr³⁺ и Fe³⁺. Их маскируют винной кислотой или фторидом аммония.

Остальные титриметрические методы определения никеля являются очень специфическими, сложными и мало используются.

Из всех методов было выбрано комплексонометрическое титрование никеля в присутствии хрома и железа раствором ЭДТА. Титрование проводилось по 2-м методикам, описанным в литературе [10, 11], а далее проводилось их сравнение между собой. В одной методике от мешающего влияния хрома(III) и железа(III) избавлялись путём маскирования их винной кислотой, а в другой методике проводилось осаждение гидроксидов Cr(III) и Fe(III) раствором уротропина с последующим их отфильтровыванием (никель в данных условиях не осаждается). Преимуществами данного метода являются простота и быстрота выполнения, а также данный метод не требует никаких специфических и труднодоступных реагентов.

4. Количественный анализ.

1. Определение никеля.

   1. Расчёт массы навески.

Массу навески расcчитывали исходя из того, что никеля в сплаве приблизительно 75 процентов.

m_{навески} – искомая масса навески

C_титр – концентрация титранта (ЭДТА) ≈ 0.05 M

V_титр – приблизительный объём титранта (ЭДТА), который пойдёт на титрование ≈ 10 мл.

V_колбы = 200.0 мл.

V_{аликвоты} = 20.00 мл.

1. Взвешивание навески.

Взвешивание (результаты):

m_{стакана с веществом} = 10,6292 г.

m_{пустого стакана (без вещества)} = 10,1652 г.

m_{навески для растворения} = 0,4640 г.

1. Растворение навески [10].

Точную навеску сплава перенесли в стакан ёмкостью 300 мл, добавили смесь 20 мл HCl (1:1) и 10 мл HNO₃ (1:1), закрыли стакан часовым стеклом и нагрели на песочной бане до полного растворения навески. После растворения навески прибавили 100 мл воды и 2 г. NH₄Cl и нагревали до температуры 80°C. К полученному раствору прибавили по каплям 25%-ный раствор NH₃ до начала выпадения осадка гидроксидов. Выпавший осадок растворили в HCl (1:1), прибавляя её до просветления раствора. Далее, раствор количественно перенесли в мерную колбу, ёмкостью 200.0 мл, довели объем до метки дистиллированной водой и тщательно перемешали.

Уравнения реакций:

Ni + 2HCl(1:1) = NiCl₂ + H₂

2Cr + 6HCl(1:1) = 2CrCl₃ + 3H₂

Fe + 2HCl(1:1) = FeCl₂ + H2

Ni + 4HNO₃(1:1) = Ni(NO₃)₂ + 2NO₂ + 2H₂O

Cr + 6HNO₃(1:1) = Cr(NO₃)₃ + 3NO₂ + 3H₂O

Fe + 6HNO₃(1:1) = Fe(NO₃)₃ + 3NO₂ + 3H₂O

FeCl₂ + 4HNO₃(1:1) = Fe(NO₃)₃ + 2HCl + NO₂ + H₂O

1. Титрование никеля [10, 11].

Титрование никеля в присутствии хрома и железа проводилось по двум методикам, описанным в литературе [10, 11]. Была использована методика титрования никеля путём осаждения гидроксидов железа и хрома раствором уротропина с последующим их отделением фильтрованием (гидроксид никеля в данных условиях не осаждается), а также методика с использованием винной кислоты в качестве маскирующего агента для железа (хром титроваться ЭДТА не будет, так, как является инертным комплексом).

1. Титрование никеля с использованием винной кислоты [11].

В мерные колбы, ёмкостью 250.0 мл, отбирали по 20.00 мл. исследуемого раствора, прибавляли 1 г винной кислоты, разбавляли до 100 мл водой, прибавляли 10 мл аммиачного буферного раствора (pH = 8.5-9.5), и, на кончике шпателя, индикатор мурексид. Титровали раствором ЭДТА (T_Ni = 0.0301 г/мл) до перехода окраски из жёлтой в красно-фиолетовую.

При титровании происходила реакция:

Ni²⁺ + H₂Y^2- = [NiY]^2- + 2H⁺ (H₂Y^2- - ЭДТА)

Результаты титрования:

V₁ (ЭДТА) = 11,77 мл

V₂ (ЭДТА) = 11,69 мл

V₃ (ЭДТА) = 11,73 мл

V_{среднее} (ЭДТА) = 11,73 мл

Содержание никеля рассчитывали по формуле:

T_Ni – титр по никелю = 0.0301 г/мл

1. Титрование никеля с использованием раствора уротропина [10].

В химические стаканы, ёмкостью 200.0 мл. отбирали по 20.00 мл. исследуемого раствора, приливали 30%-ный раствор уротропина до полного выпадения осадка гидроксидов и ещё 10 мл (избыток). Затем нагревали раствор до температуры 80°C в течении 5 минут. Затем осадок отфильтровывали на фильтре “красная лента” в мерные колбы, ёмкостью 250.0 мл. Растворы разбавляли до 100 мл водой, прибавляли 10 мл. аммиачного буферного раствора (pH = 8.5-9.5) и на кончике шпателя индикатор мурексид. Титровали раствором ЭДТА (T_Ni = 0.0301 г/мл) до перехода окраски из жёлтой в красно-фиолетовую.

При титровании происходила реакция:

Ni²⁺ + H₂Y^2- = [NiY]^2- + 2H⁺ (H₂Y^2- - ЭДТА)

Результаты титрования:

V₁ (ЭДТА) = 11,74 мл

V₂ (ЭДТА) = 11,70 мл

V₃ (ЭДТА) = 11,66 мл

V_{среднее} (ЭДТА) = 11,70 мл

Содержания никеля рассчитывали по формуле:

Характеристики

Список файлов ответов (шпаргалок)