Лабораторная работа № 7. Определение воды и потерь при прокаливании в природных и технологических объектах

Определение воды и потерь при прокаливании в природных
и технологических объектах

Цель работы: с использованием гравиметрического метода отгонки определить в различных объектах по указанию преподавателя:

– вариант 1 – содержание гигроскопической воды;

– вариант 2 – содержание кристаллизационной воды;

– вариант 3 – потери при прокаливании.

Сущность работы. Количество гигроскопической, кристаллизационной воды и потери при прокаливании веществ определяют по разности масс взятой навески пробы до и после высушивания или прокаливания, т. е. с использованием косвенного метода отгонки.

Перед проведением анализа образец необходимо тщательно растереть в ступке и взять точную навеску на аналитических весах. Высушивание или прокаливание проводится при определенной температуре. Термическая обработка продолжается до прекращения убыли массы навески образца. Разность в массе вещества до и после обработки соответствует массе воды (и летучих веществ), удаленной из образца.

Гигроскопическая вода (влага) – это вода, которая адсорбируется из воздуха частицами твердого вещества. Содержание ее в веществе непостоянно, оно изменяется при изменении температуры и влажности воздуха. Изменение количества гигроскопической воды влияет на массовые доли всех других составных частей вещества. Для устранения колебаний состава вещества в зависимости от колебаний влажности результаты анализа веществ, содержащих заметные количества гигроскопической влаги, пересчитывают на абсолютно сухое вещество. Для этого предварительно определяют содержание гигроскопической воды – влажность образца.

Такое определение выполняют при анализе самых разнообразных материалов (полистирол, уголь, цемент, известь, глины, каолин, песок, мел и др.). Высушивание проводят при температуре 105–110°С. Влажность ω (H₂O), %, рассчитывают по формуле

(1)

где m ₀ и m – массы образца до и после сушки.

Кристаллизационная вода – это вода, входящая в структуру кристаллов веществ (кристаллогидратов). Содержание кристаллизационной воды в них обычно отвечает определенным химическим формулам (BaCl₂ · 2H₂O, CuSO₄ · 5H₂O, Na₂B₄O₇ · 10H₂O и т. п.). При хранении некоторые кристаллогидраты «выветриваются» – теряют часть кристаллизационной воды при комнатной температуре, а другие – «расплываются», поглощая влагу из воздуха и насыщаясь ей.

При нагревании кристаллизационная вода выделяется из кристаллогидрата, на чем основано определение кристаллизационной воды в кристаллогидратах методом отгонки. Температура дегидратации для различных кристаллогидратов различна (см. &).

Массовую долю кристаллизационной воды рассчитывают по формуле (1). При анализе химически чистых кристаллогидратов можно рассчитать количество моль воды, приходящееся на 1 моль вещества, т. е. установить формулу кристаллогидрата.

Потери при прокаливании (п. п. п.). При прокаливании материалов улетучиваются гигроскопическая влага, химически связанная вода, СО₂ (за счет термического разложения карбонатов и сгорания органических примесей), а также другие летучие продукты. Прокаливание образцов проводят в электропечи при 900–1000°С. Потери при прокаливании ω (п. п. п.), %, рассчитывают по формуле

(2)

где m ₀ и m – массы образца до и после прокаливания.

Оборудование и реактивы: аналитические и технические весы, сушильный шкаф или электропечь, ступка для растирания, бюкс, тигель.