Туннельная вестибулопластика

Возможный состав исследуемого вещества

 

рН	Внешний вид	Могут присутствовать	Отсутствуют
	Раствор с осадком	Катионы и анионы всех групп	Кислоты, основания, соли, подвергающиеся гидролизу
	Раствор без осадка	Катионы и анионы, не образующие осадков при их совместном присутствии	Катионы и анионы, образующие осадки при их совместном присутствии
<7	Раствор с осадком	Соединения, не раство-римые в кислотах	Соли, в состав которых входят анионы легко разлагаемых кислот
	Раствор без осадка	Соединения, растворимые в кислотах	Не растворимые в кислотах соединения
	Осадок обра-зуется при раз-бавлении раствора водой	Все катионы и анионы, не образующие осадков при совместном присутствии. Соли, легко гидролизующиеся при разбавлении	Не растворимые в кислотах соединения
>7	Раствор с осадком; нет запаха аммиака	Катионы всех групп и соединения, не растворимые в избытке щелочей	Zn2+, Аl3+, Сr3+, Sn2+, SnIV, SbIII, SbV
	Раствор без осадка; нет запаха аммиака	K+, Na+, Са2+, Ва2+, Sr2+ и катионы, образующие растворимые в избытке щелочи соединения	Все соединения, не растворимые в избытке щелочи
	Раствор с осадком; пахнет аммиаком	Соединения, не растворимые в избытке водного раствора аммиака	-
	Раствор без осадка; пахнет аммиаком	Соединения, растворимые в избытке водного раствора аммиака	Все соединения, не растворимые в избытке водного раствора аммиака

 

Если реакция раствора кислая (рН<7), это значит, что вещество может являться кислой солью (например, KHSO₄) или солью сильной кислоты и слабого основания (например, FеС1₃). В кислом растворе при низких значениях рН не могут содержаться соли летучих кислот (угольной, тиосернистой, сероводородной кислот), не могут совместно присутствовать окислители и восстановители, а также соли щелочных и щелочноземельных металлов слабых кислот: уксусной, фосфорной и др.

Если реакция раствора щелочная (рН>7), то растворена соль сильного основания и слабой кислоты (К₂СO₃) и не могут присутствовать соли слабых оснований и сильных кислот.

Нейтральную реакцию имеют растворы солей сильных оснований и сильных кислот (NaCl) или же солей слабых оснований и слабых кислот (CH₃COONH₄).

4. Обнаружение окислителей и восстановителей. Так как в процессе анализа окислители и восстановители могут претерпевать изменения, то необходимо предварительно провести их определение: окислители определяют с помощью H₂SO₄ + KI, восстановители - с помощью H₂SO₄ + KMnO₄, H₂SO₄ + I₂, Fe³⁺ + K₃[Fe(CN)₆].

 

 

3.2. Систематический анализ

 

Образец (~ 0,1-0,2 г) растворяют в выбранном растворителе. Полученный раствор делят на две части:

1 - для проведения анализа,

2 - запас (для проведения повторных определений).

Первая часть, в свою очередь, делится на две неравные части. Одну часть раствора (около 2/3) применяют для обнаружения катионов, а вторую - для обнаружения анионов. Анализ проводят, как описано в лабораторной работе № 4 [116].

Обычно анализ начинают с обнаружения катионов. Сначала проводят предварительные испытания, а затем – испытания на действие групповых реактивов, начиная с группы с большим порядковым номером. Анализируемую смесь с помощью групповых реактивов разделяют на аналитические группы, и каждая группа катионов анализируется по схемам, изученным ранее.

Обнаружение анионов.

1. Присутствие некоторых анионов (S^2-, SO₃^2-, S₂О₃^2-, СО₃^2-, NО₂^-) обычно устанавливают одновременно с обнаружением катионов, т. к. при подкислении исследуемого раствора могут выделяться газы (H₂S, СО₂, NО₂, SО₂), а в присутствии S₂О₃^2- выделяется сера.

2. По растворимости солей катионов, обнаруженных в исследуемом образце, судят об отсутствии тех или иных анионов. Так, если в исследуемом образце обнаружены катионы, образующие малорастворимые соли с анионами S^2-, СО₃^2-, РO₄^3- и т. д., и сам образец растворим в воде, то эти анионы в нём присутствовать не могут. При наличии в исследуемом образце Ag⁺ делают вывод об отсутствии анионов II группы и т. д.

Когда обнаружены катионы и анионы, входящие в состав вещества, делают заключение о его молекулярном составе, т.е. представляет ли оно собой основание, кислоту, соль, смесь солей и т. д. При этом объединяют всю информацию, полученную из определения физических свойств, предварительных испытаний и результатов химического анализа.

 

4. ПРИМЕРЫ СОСТАВЛЕНИЯ ОТЧЁТА О ВЫПОЛНЕНИИ ЗАЧЁТНОЙ РАБОТЫ

 

ПРИМЕР 1

 

Название работы: «Определение содержания кадмия в солях (смеси СdSO₄·8/3H₂O c K₂SO₄)»

Цель работы – определить ω(СdSO₄·8/3H₂O) в образце.

Химико-аналитическая характеристика объекта анализа. Объект анализа – модельная смесь солей СdSO₄·8/3H₂O и K₂SO₄. Она состоит из двух солей и не содержит примесей. Обе соли хорошо растворимы в воде [7]. При растворении образуются ионы Сd²⁺, K⁺ и SO₄^2-. В соли СdSO₄·8/3H₂O содержится кристаллизационная вода. Таким образом, определить ω(СdSO₄·8/3H₂O) в образце можно двумя путями – или вести анализ по этой соли, или провести его по соли K₂SO₄, а затем найти содержание СdSO₄·8/3H₂O по разности, т. к. в объекте других веществ нет. При прочих равных условиях первый способ предпочтительнее.

Анализ СdSO₄·8/3H₂O можно вести либо по иону Сd²⁺, либо по кристаллизационной воде, т. к. ионы SO₄^2- входят в состав обеих солей.

 

4.1.1. Вариант 1 – анализ СdSO₄·8/3H₂O будет проведен по иону Сd²⁺

Химико-аналитическая характеристика определяемого компонента. Для иона Сd²⁺ характерны реакции осаждения. Сd²⁺ образует малорастворимые соли с анионами многих слабых кислот, а также малорастворимый гидроксид. Например, CdCO₃
(ПР=5,1·10^-12), CdC₂O₄ (ПР=1,5·10^-8), Cd(OH)₂ (ПР=0,6·10^-14) и др. [7]. Значение pH полного осаждения гидроксида кадмия составляет 9,7. Гидроксид кадмия не амфотерен [7].

Реакции окисления-восстановления в водных растворах для Cd²⁺ не характерны. Во всех своих соединениях он имеет постоянную степень окисления +2 [1-6, 9].

Ион Cd²⁺, как и другие ионы переходных металлов, является хорошим комплексообразователем и образует комплексы различной устойчивости со многими неорганическими и органическими лигандами [7], в т. ч. с ЭДТА. Константа устойчивости комплексоната кадмия составляет 16,59 [7].

Обоснование выбора метода и методики анализа. Поскольку для иона Сd²⁺ характерны реакции осаждения, то анализ можно провести с помощью методов, в которых используются такие реакции:

- гравиметрия (например, осаждение в виде CdCO₃ или CdC₂O₄;

- перманганатометрия (определение после осаждения Сd²⁺ в виде CdC₂O₄).

Кроме того, возможно комплексонометрическое определение Сd²⁺, т. к. он образует устойчивые комплексы с ЭДТА.

Основная информация о найденных в литературе методиках представлена в таблице:

 

Метод и способ проведения анализа	Применяемый аналитический реагент	Условия проведения аналитической реакции	Фиксирование к.т.т., гравиметрическая форма
Гравиметрический метод осаждения	(NH4)2CO3		CdO
(NH4)2C2O4		CdO
Перманганатометрия (обратное титрование)	KMnO4 и H2C2O4	Сильнокислая среда, при нагревании	Безиндикаторное титрование
Перманганатометрия (титрование заместителя)	KMnO4 и H2C2O4	Сильнокислая среда, при нагревании	Безиндикаторное титрование
Комплексонометрия (прямое титрование)	ЭДТА	рН=10, аммиачный буфер	Эриохром чёрный Т

 

Из этих методов оптимальным является комплексонометрический. Его преимущества:

- высокая чувстивительность и избирательность;

- реакции идут быстро и стехиометрично;

- со всеми ионами образуются устойчивые хелатные комплексы состава 1:1.

Гравиметрический метод – очень точный и надёжный, но имеет ряд недостатков: трудоёмкость; длительность; меньшая избирательность, чем у других методов химического анализа.

Перманганатометрический метод определения катионов, не обладающих окислительно-восстановительными свойствами, имеет те же недостатки, что и гравиметрический, т. к. включает стадии получения, промывания и фильтрования осадка.

Химическая реакция:

Cd²⁺ + H₂Y^2- = CdY^2- + 2H⁺

f_экв(Cd²⁺)=1/2; f_экв(H₂Y^2-)=1/2

Реакция проводится в аммиачном буферном растворе при рН=10.

Отбор пробы и её подготовка к анализу.

Получена склянка № 4.1.1 с анализируемым образцом. Вещество в склянке тщательно перемешали, затем небольшую часть его растёрли до однородности в фарфоровой ступке.

Рассчитаем массу навески для выполнения анализа методом пипетирования. Поскольку рабочий раствор ЭДТА имеет концентрацию 0,05 н., то анализируемый раствор должен иметь примерно такую же концентрацию по Cd²⁺. Раствор готовим в мерной колбе вместимостью 100,00 мл. Расчёт навески проводим по формуле:

m(CdSO₄×8/3H₂O)=C(1/2 Cd²⁺)×V(Cd²⁺)×M(1/2 CdSO₄×8/3H₂O)=

=0,05×0,1×(256,515/2)=0,6413 г

Поскольку анализируемый объект представляет собой смесь двух солей, содержание каждой из которых неизвестно, то рассчитанную массу навески несколько увеличиваем (до 1,0-1,2 г).

Необходимость предварительного разделения и маскирования компонентов пробы отсутствует, т. к. ионы калия и сульфат-ионы не мешают комплексонометрическому определению. Концентрировать Cd²⁺ в пробе не требуется, т. к. он является основным компонентом. Исходя из химико-аналитической характеристики объекта анализа в качестве растворителя выбрана вода.

Ход выполнения работы и экспериментальные данные:

Взвесили на технических весах пустой тигель:

m(тигля)=21,2 г,

затем – тигель с навеской:

m(тигля с навеской)=22,3 г.

Взвесили на аналитических весах тигель с навеской:

m(тигля с навеской)=22,3783 г.

Навеску перенесли в мерную колбу вместимостью 100,00 мл, растворили в небольшом количестве дистиллированной воды. На аналитических весах взвесили тигель с остатками вещества:

m(тигля с остатками)=21,2035 г.

По разности определили массу вещества в мерной колбе:

m(тигля с навеской)–m(тигля с остатками)=

=22,3783–21,2035=1,1748 г

Стандартизацию раствора ЭДТА провели по стандартному раствору сульфата цинка аналогично лабораторной работе № 10 [38]: С(1/2 ЭДТА)=0,04865 моль экв/л.

В колбу для титрования отобрали пипеткой аликвоту 10,00 мл анализируемого раствора, добавили 20 мл аммиачного буферного раствора для поддержания рН=10, индикатор эриохром черный Т на кончике шпателя и оттитровали стандартным раствором ЭДТА. На титрование затрачены следующие объёмы раствора ЭДТА:

V₁(ЭДТА)=12,30 мл; V₂(ЭДТА)=12,35 мл;

V₃(ЭДТА)=12,50 мл; V₄(ЭДТА)=12,25 мл.

Третий результат отличается от остальных более, чем на 0,10 мл, поэтому его отбрасываем и проводим усреднение оставшихся данных:

V_ср(ЭДТА)=(V₁+V₂+V₃)/3=(12,30+12,35+12,25)/3=12,30 мл.

Расчёт результатов анализа:

По закону эквивалентов рассчитаем концентрацию Сd²⁺ в анализируемом растворе:

C(1/2 Сd²⁺)×V(Cd²⁺)=C(1/2 ЭДТА)×V(ЭДТА)

C(1/2 Сd²⁺)×10,00=0,04865×12,3

C(1/2 Сd²⁺)=0,05984 моль экв/л

Рассчитаем массу CdSO₄×8/3H₂O в мерной колбе:

m(CdSO₄×8/3H₂O)=C(1/2Cd²⁺)×V(Cd²⁺)×M(1/2CdSO₄×8/3H₂О)==0,05984×0,1×(256,515/2)=0,7676 г.

Такая же масса соли содержалась и в навеске. Тогда массовая доля соли в образце составляет:

w(СdSO₄·8/3H₂O)=m(СdSO₄·8/3H₂O)/m(навески)=

=0,7676/1,1748=0,6534 или 65,34 %.

Оценка погрешности определения:

Истинное значение w(СdSO₄·8/3H₂O)=65,00 %, следовательно анализ выполнен с относительной погрешностью:

e=[(65,34–65,00)/65,00] 100 %=0,52 %

Список использованной литературы: приводится список.

4.1.2. Вариант 2 – анализ СdSO₄·8/3H₂O будет проведен по кристаллизационной воде

 

Аналогично разделу 4.6 (начиная с химико-аналитической характеристики определяемого компонента).

 

ПРИМЕР 2

 

Название работы: «Определение содержания кадмия в минеральных пигментах»

Цель работы – определить ω(СdS) в образце.

Химико-аналитическая характеристика объекта анализа. Объект анализа – реальный пигмент (технический СdS). Сульфид кадмия используется для производства художественных красок. В зависимости от условий получения он может иметь желтую, оранжевую и красную окраску. Сульфид кадмия не растворим в воде [7]. Для анализа его необходимо перевести в водный раствор. Растворяется сульфид кадмия в концентрированной соляной кислоте с выделением сероводорода:

CdS + 2HCl = CdCl₂ + H₂S­

Сероводород из раствора удаляется, поэтому в качестве определяемого компонента может выступать только ион Сd²⁺.

Техника безопасности: растворение навески в концентрированной соляной кислоте необходимо проводить под тягой!

Далее все пункты плана - аналогично разделу 4.1.1.

 

4.3. ПРИМЕР 3

 

Название работы: «Определение содержания кадмия в сплаве»

Цель работы – определить ω(Сd) в сплаве.

Химико-аналитическая характеристика объекта анализа. Объект анализа – реальный кадмиевый сплав. Обычно кадмий входит в состав легкоплавких сплавов в сравнительно небольших количествах. Среди сплавов с высоким содержанием кадмия можно отметить сплав со ртутью (до 25% Cd), который используется для пломбирования зубов, и сплав с никелем (99 % Cd), который используется для заливки подшипников. Оба сплава не растворимы в воде, но растворяются в кислотах. После растворения в растворе будут присутствовать ионы Сd²⁺ и Hg²⁺ или Сd²⁺ и Ni²⁺. В качестве определяемого компонента при анализе таких бинарных сплавов можно выбрать любой из металлов, однако, целесообразнее вести анализ по иону Сd²⁺, т. к. нет сведений о возможном содержании примесей. Ионы Hg²⁺ или Ni²⁺ могут мешать определению иона Сd²⁺, следовательно, при выборе методики анализа надо обратить внимание на этот вопрос.

Химико-аналитическая характеристика определяемого компонента. Аналогично соответствующему пункту раздела 4.1.1.

Обоснование выбора метода и методики анализа. Аналогично соответствующему пункту раздела 4.1.1. Однако, объект анализа – реальный, поэтому ионы Hg²⁺ и Ni²⁺ могут мешать определению иона Cd²⁺. Так, Ni²⁺ тоже осаждается в виде карбоната и оксалата [7]. Hg²⁺ и Ni²⁺ образуют с ЭДТА ещё более устойчивые комплексы, чем Cd²⁺ [7]. Значит, надо применить наиболее селективный из методов или предусмотреть предварительное разделение компонентов или маскировку мешающего компонента.

Разделение кадмия и ртути возможно на стадии растворения навески, т. к. кадмий будет растворяться в неокисляющих кислотах (например HCl), а ртуть – не будет согласно значениям стандартных окислительно-восстановительных потенциалов [7].

Отделение иона Hg²⁺ от иона Cd²⁺ в растворе возможно также на основании различия в значениях рН осаждения их гидроксидов. Оксид ртути (II) полностью осаждается при рН=5, а образование гидроксида кадмия (II) только начинается при рН=7,2 [7].

Ионы Cd²⁺ и Ni²⁺ имеют более близкие химические свойства, чем ионы Cd²⁺ и Hg²⁺, поэтому для определения Cd²⁺ в присутствии Ni²⁺ надо:

- либо разделить Cd²⁺ и Ni²⁺;

- либо замаскировать ионы Ni²⁺;

- либо использовать специфическую аналитическую реакцию для определения Cd²⁺.

Согласно [7], органический осадитель диантипирилметан (ДАМ) специфически взаимодействует с Cd²⁺ и не вступает в реакции с Hg²⁺ и Ni²⁺. В таком случае отпадает необходимость разделения и маскирования мешающих ионов Hg²⁺ и Ni²⁺, поэтому оптимальным методом для решения поставленной задачи является гравиметрический.

Химические реакции:

Cd²⁺ + ДАМ = CdДАМ¯ (осаждаемая форма)

_t°

CdДАМ¯ ® CdДАМ (гравиметрическая форма)

(формула органического реагента написана условно)

Осаждение проводится из разбавленного раствора разбавленным раствором осадителя. Созревание осадка проводят на водяной бане.

Отбор пробы и её подготовка к анализу.

Рассчитаем навеску сплава. CdДАМ представляет собой мелкокристаллический осадок, внешне напоминающий аморфный, поэтому масса гравиметрической формы должна составлять не менее 0,1 г. Значение гравиметрического фактора F=0,0928 [7]. Тогда масса чистого кадмия, соответствующая 0,1 г CdДАМ:

m(Cd)=m(CdДАМ)×F=0,1×0,0928=0,0093 г.

Допустим, что содержание Cd в сплаве составляет»10 % (w(Cd)=0,1), тогда:

m(сплава)= m(Cd)/w(Cd)=0,0093/0,1=0,0930 г

Отбор пробы сплава – как описано в разделе 2.6.

Исходя из химико-аналитической характеристики объекта анализа в качестве растворителя выбрана кислота HCl.

Ход выполнения работы и экспериментальные данные:

Взвесили пустой тигель:

m(тигля)=15,8 г (на технических весах),

m(тигля)=15,8125 г (на аналитических весах).

Взвесили тигель с кусочком сплава:

m(тигля с навеской)=15,9 г (на технических весах),

m(тигля с навеской)=15,9131 г (на аналитических весах).

Масса навески сплава:

m(тигля с навеской)–m(тигля)= 15,9131–15,8125=0,1006 г.

Навеску сплава перенесли в стакан и растворили в кислоте. При этом навеска полностью растворилась, следовательно, образец представляет собой сплав кадмия с никелем.

Выполнение анализа провели в соответствии с методикой.

В результате получено гравиметрической формы:

m(CdДАМ)=0,1375 г.

Расчёт результатов анализа:

Масса кадмия в навеске составляет:

m(Cd)=m(CdДАМ)×F=0,1375×0,0928=0,0128 г.

Тогда массовая доля кадмия в сплаве:

w(Сd)=m(Сd)/m(навески)=0,0128/0,1006=0,1272 или 12,72 %.

Список использованной литературы: приводится список.

4.4. ПРИМЕР 4

 

Название работы: «Определение содержания кадмия в электролите кадмирования»

Цель работы – определить ρ*(СdSO₄), г/л и ρ*(Сd²⁺), г/л.

Химико-аналитическая характеристика объекта анализа. Объект анализа – электролит кадмирования. Согласно [82], реальные электролиты кадмирования могут содержать, кроме иона Сd²⁺, катионы Na⁺ и NH₄⁺, анионы SO₄^2-, CN^-, BF₄^-, SO₃NH₂^-, Cl^-, CO₃^2- и BO₃^3-, а также некоторые другие компоненты: этилендиамин, этаноламин, столярный клей, флюоресцеин и касторовое масло. Поскольку для анализа предложен модельный электролит на основе сульфата кадмия, то задача намного упрощается и сводится к определению Сd²⁺ в отсутствие мешающих веществ.

Химико-аналитическая характеристика определяемого компонента.Обоснование выбора метода и методики анализа. Химические реакции. Аналогично соответствующим пунктам раздела 4.1.1.

Отбор пробы и её подготовка к анализу.

Для анализа получен раствор в склянке № 4.4.1. Содержимое склянки тщательно перемешали.

Согласно [80], массовая концентрация кадмия (II) в электролитах кадмирования составляет 160-220 кг/м³ (160-220 г/л). Рассчитаем примерную молярную концентрацию эквивалентов Cd²⁺ в электролите:

С(1/2Cd²⁺)=r*(Сd²⁺)/М(1/2Cd²⁺)=160/56,2=2,85 моль экв/л

Рассчитаем, во сколько раз надо разбавить исходный раствор электролита, чтобы после разбавления он имел концентрацию, близкую к концентрации ЭДТА (0,05 н.):

n=С_исх(1/2Cd²⁺)/С_конеч(1/2Cd²⁺)=2,85/0,05=57 раз, т. е. раствор необходимо разбавить как минимум в 50 раз.

Поскольку в распоряжении имелась мерная колба вместимостью 100,00 мл, то надо было взять аликвоту исходного раствора 2,00 мл. Однако, использование небольших аликвот нежелательно из-за снижения точности анализа, поэтому надо сделать промежуточное разбавление.

Для этого аликвоту исходного раствора 20,00 мл поместили в колбу вместимостью 100,00 мл и довели до метки дистиллированной водой. При этом концентрация понизилась в 5 раз. Затем 10,00 мл полученного раствора разбавили в мерной колбе до 100,00 мл. При этом концентрация понизилась в 10 раз по сравнению с концентрацией предыдущего раствора и в 50 раз – по сравнению с исходным раствором электролита.

Ход выполнения работы и экспериментальные данные

Стандартизацию раствора ЭДТА провели по стандартному раствору сульфата цинка аналогично лабораторной работе № 10 [38]: С(1/2 ЭДТА)=0,04865 моль экв/л.

В колбу для титрования отобрали пипеткой аликвоту 10,00 мл дважды разбавленного раствора электролита, добавили 20 мл аммиачного буферного раствора для поддержания рН=10, индикатор эриохром чёрный Т на кончике шпателя и оттитровали стандартным раствором ЭДТА. На титрование затрачены следующие объёмы раствора ЭДТА:

V₁(ЭДТА)=12,30 мл; V₂(ЭДТА)=12,35 мл;

V₃(ЭДТА)=12,50 мл; V₄(ЭДТА)=12,25 мл.

Третий результат отличается от остальных более, чем на 0,10 мл, поэтому его отбрасываем и проводим усреднение оставшихся данных:

V_ср(ЭДТА)=(V₁+V₂+V₃)/3=(12,30+12,35+12,25)/3=12,30 мл.

Расчёт результатов анализа:

По закону эквивалентов рассчитаем концентрацию Сd²⁺ в титруемом растворе:

C(1/2 Сd²⁺)×V(Cd²⁺)=C(1/2 ЭДТА)×V(ЭДТА)

C(1/2 Сd²⁺)×10,00=0,04865×12,3

C(1/2 Сd²⁺)=0,05984 моль экв/л

С учётом предварительно сделанных разбавлений концентрация Сd²⁺ в исходном растворе составляет:

C_исх(1/2 Сd²⁺)=C(1/2 Сd²⁺)×n=0,05984×50=2,992 моль экв/л

Перейдём к массовой концентрации Сd²⁺ и CdSO₄:

r*(Сd²⁺)=С(1/2 Cd²⁺)×М(1/2 Cd²⁺)=2,992×56,2=168,2 г/л;

r*(CdSO₄)=С(1/2Cd²⁺)×М(1/2CdSO₄)=2,992×(208,475/2)=

=311,9 г/л

Оценка погрешности определения:

Истинное значение r*(Сd²⁺)=170,0 г/л, следовательно анализ выполнен с относительной погрешностью:

e=[(170,0–168,2)/170,0] 100 %=1,06 %

Список использованной литературы: приводится список.

 

4.5. ПРИМЕР 5

 

Название работы: «Определение содержания кадмия в сточных водах»

Цель работы – определить ρ*(Сd²⁺), мг/л.

Химико-аналитическая характеристика объекта анализа. Объект анализа – сточные воды. Кадмий является весьма токсичным металлом и его содержание в воде не должно превышать 10 мкг/л [43]. Он может находиться в сточных водах процесса гальванического кадмирования и в сточных водах свинцово-цинковых комбинатов [80]. Согласно [45], реальные сточные воды имеют сложный состав и могут содержать, кроме иона Сd²⁺, многие катионы и анионы. Поскольку для анализа предложен модельный раствор сточной воды гальваноцеха, то задача намного упрощается и сводится к определению Сd²⁺ в отсутствие мешающих веществ.

Химико-аналитическая характеристика определяемого компонента.Обоснование выбора метода и методики анализа. Химические реакции. Аналогично соответствующим пунктам раздела 4.1.1.

Отбор пробы и её подготовка к анализу.

Для анализа получена склянка № 4.5.1 с раствором. Содержимое склянки тщательно перемешали. Поскольку концентрация кадмия в растворе неизвестна, то проведём пробное титрование.

Далее возможны два варианта:

1. объём титранта больше рекомендуемого;

2. объём титранта меньше рекомендуемого.

Вариант 1

На титрование аликвоты исходного раствора 10,00 мл затрачено 27,10 мл 0,05 н. раствора ЭДТА. Следовательно, анализируемый раствор – слишком концентрированный, и надо уменьшить аликвоту.

Вариант 2

На титрование аликвоты исходного раствора 10,00 мл затрачено 1,30 мл 0,05 н. раствора ЭДТА. Следовательно, анализируемый раствор – слишком разбавленный. Необходимо либо значительно увеличить аликвоту, либо сконцентрировать раствор путём упаривания.

Ход выполнения работы и экспериментальные данные. Аналогично соответствующим пунктам раздела 4.4.

Список использованной литературы: приводится список.

 

4.6. ПРИМЕР 6

Название работы: «Определение содержания кристаллизационной воды в соли СdSO₄·nH₂O»

Цель работы – определить nH₂O в формуле кристаллогидрата.

Химико-аналитическая характеристика объекта анализа. Объект анализа – кристаллогидрат сульфата кадмия квалификации «ч.д.а.». Сульфат кадмия образует ряд кристаллогидратов, растворимых в воде: СdSO₄·H₂O, СdSO₄·8/3H₂O, СdSO₄·4H₂O и СdSO₄·7H₂O [5]. При растворении соли в воде образуются ионы Сd²⁺ и SO₄^2-. Определение любого из ионов позволяет рассчитать содержание кристаллизационной воды. Кроме того, в качестве определяемого компонента может выступать и сама кристаллизационная вода.

Согласно [5], кристаллогидрат СdSO₄·8/3H₂O при температуре 41,5 ^оС переходит в СdSO₄·H₂O. При дальнейшем нагревании кристаллизационная вода отщепляется от СdSO₄·H₂O полностью, и при 108 ^оС он переходит в СdSO₄.

4.6.1. Вариант 1 – анализ СdSO₄·nH₂O будет проведен по иону Сd²⁺

Аналогично разделу 4.1.1.

 

4.6.2. Вариант 2 – анализ СdSO₄·nH₂O будет проведен по кристаллизационной воде

Обоснование выбора метода и методики анализа. Поскольку при температуре >108 ^оС кристаллизационная вода из соли удаляется, то можно использовать гравиметрический метод отгонки. Для использования прямого метода отгонки (взвешивание отогнанной воды) надо иметь поглотитель и специальную посуду, поэтому целесообразнее использовать косвенный метод отгонки (взвесить образец до и после отгонки).

Химическая реакция:

_{150 °C}

СdSO₄·nH₂O ® СdSO₄ + nH₂O­

Отбор пробы и её подготовка к анализу.

Отбор пробы – аналогично варианту 4.1.1.

Исходя из минимально возможного содержания кристаллизационной воды (кристаллогидрат СdSO₄·H₂O), рассчитаем w(H₂O) в кристаллогидрате:

w(H₂O)=М(H₂O)/М(СdSO₄·H₂O)=18,0153/226,475=0,0795 или 7,95 %.

Рассчитаем массу навески кристаллогридрата для проведения анализа. Масса отгоняемой воды должна составлять не менее 0,2 г. Тогда навеска соли СdSO₄·nH₂O:

m(СdSO₄·nH₂O)=m(H₂O)/w(H₂O)=0,2/0,0795=2,5157 г.

Ход выполнения работы и экспериментальные данные.

Взвесили:

m(бюкса)=5,2 г (на технических весах),

m(бюкса)=5,2195 г (на аналитических весах),

m(бюкса с навеской)=7,7 г (на технических весах),

m(бюкса с навеской)=7,6983 г (на аналитических весах).

По разности определили массу вещества в бюксе:

m(бюкса с навеской)–m(бюкса)=7,6983–5,2195=2,4788 г.

Открытый бюкс поместили в сушильный шкаф и высушили при 150–170°С. Затем бюкс поместили в эксикатор. Когда бюкс охладился до комнатной температуры, его закрыли крышкой и взвесили. Операцию проводили несколько раз до достижения постоянной массы:

m(бюкса с СdSO₄)=7,2345 г.

Расчёт результатов анализа:

Рассчитаем массу отогнанной H₂O и безводного СdSO₄:

m(H₂O)=m(бюкса с навеской)–m(бюкса с СdSO₄)=

=7,6983–7,2345=0,4638 г.

m(СdSO₄)=m(бюкса с СdSO₄)–m(бюкса)=

=7,2345–5,2195=2,0150 г

Определим количество вещества H₂O и СdSO₄ в навеске:

n(H₂O)=m(H₂O)/М(H₂O)=0,4638/18,0153=0,0258 моль

n(СdSO₄)=m(СdSO₄)/М(СdSO₄)=2,0150/208,475=0,0097 моль

Найдем отношение:

n(H₂O)/n(СdSO₄)=0,0258/0,0097=2,67

Из предложенного ряда кристаллогидратов полученное отношение соответствует соли СdSO₄·8/3H₂O.

Список использованной литературы: приводится список.

 

5. Предметно-тематический указатель рекомендуемой литературы

 

5.1 Химические энциклопедии, словари и справочники

 

1. Химия: Большой энциклопедический словарь / Под ред. И.Л. Кнунянца.

2. Химия: Справочное руководство / Под ред. Ф.Г Гаврюченкова.

3. Химия: Пер. с нем. Справочник.

4. Химия: Справочник.

5. Справочник химика. В 2-х т.

6. Справочник по химии.

7. Лурье Ю.Ю. Справочник по аналитической химии.

8. Алимарин И.П. Справочное пособие по аналитической химии.

9. Химия: Справочное руководство. ГДР.

10. Справочник химика-аналитика.

 

5.2. Общие руководства по химическому анализу

 

11. Шарло Г. Методы аналитической химии. Количественный анализ неорганических соединений. В 2 ч.

12. Гиллебранд В.Ф., Лендель Г.Э. Практическое руководство по неорганическому анализу.

 

5.3. Литература по отдельным методам анализа

 

13. Берка А., Вултерин Я., Зыка Н. Новые редоксметоды в аналитической химии.

14. Шварценбах Г., Флашка Г. Комплексонометрическое титрование.

15. Пршибил Р. Аналитическое применение этилендиаминтетрауксусной кислоты и родственных соединений.

16. Комплексные соединения в аналитической химии: Теория и практика применения / Ф. Умланд, А. Янсен, Д. Тирил, Т. Вюнш.

 

5.4. Учебники и учебные пособия, в которых приведено

описание лабораторных работ

 

5.4.1. Учебники и учебные пособия

 

17. Алексеев В.Н. Курс аналитической химии.

18. Алексеев В.Н. Количественный анализ.

19. Крешков А.П. Основы аналитической химии. 1,2 ч.

20. Бабко А.К., Пятницкий И.В. Количественный анализ.

21. Лайтинен Г.А., Харрис В.Е. Химический анализ.

22. Аналитическая химия. Химические методы анализа / Под ред. О.М. Петрухина.

23. Скуг Д., Уэст Д. Основы аналитической химии. В 2 ч.

24. Пиккеринг У.Ф. Современная аналитическая химия.

25. Зенчик В.П. Аналитическая химия.

26. Литвинов Я.М. Аналитическая химия.

27. Шапиро С.А., Шапиро М.А. Аналитическая химия.

28. Посыпайко В.И. и др. Химические методы анализа.

29. Пискарева С.К. и др. Аналитическая химия.

30. Керейчук А.С., Петухова Э.Е. Аналитическая химия.

31. Аналитическая химия / И.А. Попадич, С.Е. Траубенберг, Н.В. Осташенкова, Ф.А. Лысюк.

32. Посыпайко В.И., Васина Н.А. Аналитическая химия и технический анализ.

33. Годовская К.И. и др. Технический анализ.

34. Писаренко В.В., Захаров Л.С. Основы технического анализа.

 

5.4.2. Практикумы и методические указания

 

35. Коренман Я.И. Практикум по аналитической химии: титриметрические методы анализа.

36. Васильев В.П. и др. Практикум по аналитической химии.

37. Моросанова С.А., Прохорова Г.В., Семеновская Е.Н. Методы анализа природных и промышленных объектов.

38. Химические методы анализа. Методические указания к лабораторным занятиям по дисциплине «Аналитическая химия» (на бел. и рус. языках).

39. Количественный анализ: Методические указания к выполнению лабораторных работ по аналитической химии для студентов химико-технологических факультетов

40. Методы кислотно-основного титрования: Методические указания к лабораторным работам.

41. Оксредметрия: Методические указания к выполнению лабораторных работ / Сост. К.Г. Боголицын и др.

42. Методические указания по курсу «Аналитическая химия» / В.А Якубович и др.

 

5.5. Отраслевые руководства по анализу и справочники

 

5.5.1. Анализ природных и сточных вод, почв

 

43. Справочник по свойствам, методам анализа и очистке воды: в
2-х частях / Л.А. Кульский, И.Т Гороновский, А.М. Кагановский, М.А. Шевченко.

44. Инструкция по отбору проб для анализа сточных и поверхностных вод.

45. Лурье Ю.Ю. Унифицированные методы анализа вод.

46. Лурье Ю.Ю Аналитическая химия промышленных сточных вод.

47. Лурье Ю.Ю, Рыбникова А.И. Химический анализ производственных сточных вод.

48. Таубе П.Р., Баранова А.Г. Практикум по химии воды.

49. Химия и микробиология природных и сточных вод: Учебное пособие / Под ред. М.Ф. Максимова.

50. Рациональное использование и очистка сточных вод на машиностроительных предприятиях / В.М. Макаров, Ю.П. Беличенко, В.С. Галустов, А.И. Чуфаровский.

51. Вода и сточные воды в пищевой промышленности / Под ред. В.М. Каца.

52. Грушко Я.М. Вредные органические соединения в промышленных сточных водах.

53. Основные свойства нормируемых в воде органических соединений / Под ред. М.М. Сенявина и Б.Ф Мясоедова.

54. Аринушкина Е.В. Руководство по химическому анализу почв.

 

5.5.2. Аналитический контроль в производстве пищевых продуктов

 

55. Химический состав пищевых продуктов. Справочник. В 2 ч. / Под ред. И.М. Скурихина, М.Н. Волгарева.

56. Химический состав пищевых продуктов: Справочные таблицы содержания основных пищевых веществ и энергетической ценности пищевых продуктов / Под ред А.А Покровского.

57. Пищевая химия: Учебник для вузов / Ред. А.П. Нечаев.

58. Исследование продовольственных товаров / В.И.Базарова и др.

59. Руководство по методам анализа качества и безопасности пищевых продуктов / Ред. И.М. Скурихин, В.А. Тутельян.

60. Смирнов В.А Пищевые кислоты: Лимонная, молочная, винная.

 

5.5.3. Анализ органических веществ

 

61. Свойства органических соединений: Справочник / Под ред. А.А. Потехина.

62. Эшворт М.Р.Ф. Титриметрические методы анализа органических соединений. В 2 ч.

63. Аникин А.Г., Дугачева Г.М. Определение чистоты органических веществ.

 

5.5.4. Аналитический контроль в технологии органического синтеза и производстве пластмасс, резин, лаков и красок и нефтехимической промышленности

 

64. Справочник нефтехимика. В 2-х т. / Под общ. ред. С.К. Огородникова.

65. Справочник по красителям, лакам и краскам, применяемым в производстве резиновых изделий.

66. Справочник по пластическим массам / Под ред. М.И. Гарбара.

67. Гурова Т.А. Технический анализ и контроль производства пластмасс.

68. Неметаллические материалы. Справочник / Под ред. Н.И. Суслова.

 

5.5.5. Аналитический контроль в производстве минеральных
удобрений

 

69. Справочник по удобрениям / Под ред. Т.Н. Кулаковской.

70. Справочник по минеральным удобрениям. Теория и практика / Под ред. М.В. Каталымова.

71. Позин М.Е. Технология минеральных удобрений.

72. Олкок Г. Фосфоразотистые соединения.

73. Исследование в области химии и технологии фосфора и фосфорсодержащих продуктов / Под ред. В.М. Кириллова, Е.А. Фоминой.

74. Анализ фосфорсодержащих продуктов. Методические указания к лабораторным работам.

75. Справочное руководство по катализаторам для производства аммиака и водорода / Под ред. В.П Семенова.

76. Лазарев В.Б. и др. Химические и физические свойства простых оксидов металлов.

77. Лисичкин Г.В., Юффа А.Я. Гетерогенные металлокомплексные катализаторы.

78. Ермаков Ю.И. Закрепленные комплексы на окисных носителях в катализе.

79. Технология катализаторов / И.П. Мухленов.

 

5.5.6. Аналитический контроль в электрохимическом производстве

 

80. Справочник по электрохимии / Под ред. А.М. Сухотина.

81. Неметаллические материалы. Справочник / Под ред. Н.И. Суслова.

82. Анализ электролитов и растворов / Для гальванических и химических покрытий / Л.И. Никандрова и др.

83. Аверьянов Е.Е. Справочник по анодированию.

 

5.5.7. Аналитический контроль в производстве неметаллических тугоплавких материалов (стекло, керамика, вяжущие материалы, минеральное сырье)

 

84. Неметаллические материалы. Справочник / Под ред. Н.И. Суслова.

85. Справочник по производству стекла. В 2-х т. / Под ред. И.И. Китайгородского и С.И. Сильвес