Методы определение ионов Cu2+,Mg2+, Ba2+, Cl-

МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИОНОВ Cu2+,Mg2+, Ba2+, Cl-

(Курсовая работа)

2

Содержание

ВВЕДЕНИЕ

1.               Методы определения  бария.

1.1. Амперометрический метод.

1.2. Потенциометрический метод.

1.3. Кондуктометрический метод.

1.4. Нефелометрический и турбидиметрический методы.

2. Методы определение магния.

2.1. Потенциометрическое титрование.

2.2.               Амперометрический  метод.

2.3. Определение магния в присутствии фосфат-инов (атомно-абсорбционный метод).

3.               Методы определения  хлорид-ионов.

3.1. Спектрофотометрические методы в видимой и ультрафиолетовой областях.             

3.2. Нефелометрический метод.

3.3. Эмиссионный спектральный анализ.

4. Методы определения Cu2+-ионов.

4.1. Определение меди и цинка в природной воде (атомно-абсорбционный метод).

4.2. Метод осадочной хроматографии на бумаге. Пиковая хроматография.

4.3. Амперометрическое титрование.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Список использованной литературы

2

ВВЕДЕНИЕ

Аналитическая химия – наука о принципах и методах определения химического состава вещества и его структуры. Включает качественный и количественный анализы. Задача качественного анализа – обнаружение отдельных компонентов (элементов, ионов, соединений) анализируемого образца и идентификация соединений. Задача количественного анализа – определение количеств (концентраций или массы) компонентов. Некоторые современные методы анализа (например, эмиссионная спектроскопия) позволяют сразу получать информацию как о качественном составе образца, так и о количественном содержании отдельных компонентов.

Почти до середины XX в. в практике аналитической химии использовали главным образом гравиметрический и титриметрический методы анализа. Эти методы имеют достаточно высокую точность и универсальность, сравнительно просты и не требуют какой-либо сложной аппаратуры и измерительных приборов. Существенным достоинством их является возможность обходиться стандартных образцов  и градуировочных графиков. Гравиметрический и титриметрический аналитические методы называют классическими. Основная область применения гравиметрии и титриметрии – прецизионное определение больших и средних количеств веществ.

Примерно с середины XX в. бурными темпами стали развиваться физико-химические и физические методы анализа. Это явилось ответом на требование отраслей промышленности, связанных с развитием новой техники – атомной энергетики, ракетостроения, электроники и промышленности полупроводниковых материалов, исследованием космоса. Хотя такие методы, как эмиссионная спектроскопия и потенциометрия, были известны еще в XIX в., их интенсивное развитие и широкое практическое использование началось значительно позднее, когда потребовалось существенное увеличение чувствительности определений и уменьшение длительности анализа.

Следует отметить, что химические и физико-химические методы анализа взаимно дополняют друг друга. Классические химические методы применяют для анализа больших и средних содержаний, а физико-химические – для определения малых и исчезающе малых концентраций. Кроме того, абсолютные, или первичные, химические методы анализа часто используются для приготовления эталонов, т.е. стандартных образцов, в которых содержание определяемых компонентов устанавливается с высокой точностью.

Цель работы: отбор и изучение методик определения ионов Cu, Mg, Ba, Cl.

Структура работы состоит: из введения, 4-х глав, заключения, списка использованной литературы (7 источников).

2

1.               Методы определения               бария.

1.1. Амперометрический метод.

Для амперометрического титрования бария используют в основном реакции осаждения и комплексообразования.

Барий восстанавливается на ртутном капельном электроде при потенциале -2 В в случае титрования его сульфатом лития (электрод сравнения – насыщенный каломельный электрод). Титрование проводят на фоне бромида тетраэтиламмония в водно-спиртовой среде, при этом достигается более высокая чувствительность, так как уменьшается растворимость осадка сульфата бария. Титрование можно проводить при концентрации бария <5*10-5 М с ошибкой меньше 10% и при концентрации >2,5*10-3 М с ошибкой меньше 1%.

В ячейку для титрования помещают 0,5 мг 2,5*10-2 М раствора хлорида бария, 5 мл 0,1М раствора бромида тетраэтиламмония в этиловом спирте и 4,5 мл воды. Через раствор пропускают азот. Устанавливают потенциал -2 В. Время капания 2,5 с. Титрант (Li2S04) добавляют по 0,01; 0,02 и 0,03 мл, каждый раз, тщательно перемешивая раствор и пропуская азот. Через 2 мин. снимают показания амперметра (чувствительность 1 мкА), конец титрования фиксируется по установлению постоянного значения тока; pH анализируемого раствора не ниже 4.

Рис.1. Кривая амперометрического титрования 5•10_3 М раствора ВаС12, 1,76 • 10-2 М раствором сульфата лития: 1 — экспериментальная, 2 — теоретическая кривые, среда водно-спиртовая, фон 0,1 М (C2H5)4NBr

В качестве титранта можно также использовать фторид калия. Титрование проводят при pH 2,4 (0.05 М HCl +0,05 М NH4Cl ) для уменьшения растворимости осадка добавляют спирт (ПР фторида бария 10-6). При титровании применяют два платиновых электрода (напряжение 0,05 В) и 0,05 М раствор хлорида железа (с добавлением двухвалентного железа) в качестве амперометрического индикатора. Ошибка определения составляет приблизительно 1,25%.

Барий также можно титровать амперометрически раствором карбоната аммония, применяя ртутно-капельный электрод и электрод сравнения – НКЭ, в присутствии амперометрического индикатора – TiN03 при pH 4-6. Титрование проводят при потенциале 1,2 В в водно-этанольном растворе с добавлением желатина. В качестве фона используют 0,1 N раствор KNO3.

В сосуд для титрования наливают следующие растворы: 0,25-1,00 мл исследуемого раствора, 5 мл 1 N раствора KNO3, 10-20 мл 0,01 N раствора TiNO3,20 мл этилового спирта, 10 капель желатина и разбавляют дистиллированной водой до 45 мл. В сосуд вводят ртутно-капельный электрод и жидкостный ключ, соединяющий сосуд с насыщенным каломельным электродом (потенциал равен 250 мВ). Перед проведением тирования в течение 20 мин. через раствор пропускают ток водорода. Титруют 0,05 N раствором (NH4)2CO3 при потенциале -1,2 В (относительно н.к.э.).

2

1.2. Потенциометрический метод.

При осадительном титровании бария хроматом можно исполь­зовать потенциометрический метод для фиксации точки эквива­лентности. Барий титруют хроматом калия в водно-спиртовой среде, содержащей 30% этилового спирта. Изучено определение бария при различных температурах: 25° С, 30° С, 65° С, 95° С. При более низких темпера­турах ошибка определения больше, скачок потенциала мень­ше. В качестве индикаторного применяют платиновый электрод. Можно пользоваться также хингидронным и водородным электродами. Было установлено, что при гидролитическом осадительном титровании рН раствора из­меняется от 4,5 до 7,45.

Предложен метод потенциометрического титро­вания ацетата бария ацетоновым раствором хлорной кислоты. Лучшей средой для количественного определения некоторые авторы рабо­ты считают смесь уксусного ангидрида с уксусной кислотой и хлороформом (1:2:20). Титрование проводят, применяя стек­лянный и каломельный электроды.

Рис.2. Кривая потенциометрического титрования раство­ра бария комплексоном III; электрод W—Pt

Рис.3. Кривые потенциометрического ти­трования бария 0,05 М раствором комплексона III рН 9,2 (боратный буфер)

1 — ртутный электрод;

2 — серебряный электрод

       Потенциометрическую фиксацию точки эквивалентности можно использовать также в комплексонометрии. К исследуемому раство­ру бария прибавляют небольшое количество комплексоната серебра и титруют раствор комплексоном III. Константа устойчивости комплексоната бария должна быть больше, чем комплексоната серебра (KAgY = l07,3). Концентра­ция серебра должна быть намного меньше концентрации определя­емого иона. При определении малых количеств бария концентрация серебра должна быть ~10-6 М.

Титрование проводят при рН 9,2—10,5 (боратный буфер) или используют фенолят-феноловый буфер,— применяя серебряный электрод, а в качестве электрода сравнения — НКЭ. Нашли применение также серебряный, покрытый платиной, и ртутный элек­троды. Авторы работы отмечают, что при титровании бария применение серебряного электрода улучшает конечную точку тит­рования. Кривая потенциометрического титрования бария ком­плексоном III с применением двух электродов приведена на рис.3.

Для маскировки мешающих ионов применяют реагенты, кото­рые не образуют комплексов с серебром: триэтаноламин, салицилат и сульфосалицилат натрия, фторид натрия.

Предложено проводить автоматическое титрование бария, каль­ция и магния потенциометрически при рН 9 (боратный буфер) диэтилентринитрилопентауксусной кислотой, применяя серебряный электрод. При определении бария в сплавах на никелевой основе применяют прямое и обратное потенциометрическое титрование комплексоном III. В качестве электродов используют биметаллическую пару Pt — W, где инди­каторным электродом является вольфрамовый, а электродом срав­нения - платиновый. Определение рекомендуют проводить в аммиачной среде.

К раствору, содержащему 0,1—0,5% Ва, добавляют 10 мл аммиачной буферной смеси (8,5 г NH4C1+115 мл NH4OH растворяют в 1 л Н20), 20 мл 0,01 N раствора комплексона III, избыток которого оттитровывают 0,01 N раствором   ВаС12   потенциометрически  с  электродной  парой  Pt—W.

На рис.2 приведена кривая потенциометрического титрования комплексона III раствором хлорида бария.

При рН 10 растворы, содержащие 0,04—0,003 М Ва, Cd, Zn, Ca, Сu, Mg и Ni, титруют комплексоном III с использованием цилин­дрического амальгамированного платинового электрода в присут­ствии небольших количеств солей ртути (II) (ошибка 0,5%) . Для анализа смесей Ва и Hg, Ва и La, Ва и Сu, Ва и Zn, Ва  и Cd, Ва и  РЬ рекомендуют проводить обратное  титрование избытка циклогександиаминотетрауксусной кислоты при рН 5— 10,5 солями ртути(II), применяя уротропиновые буферные ра­створы. Индикаторным электродом служит амальгамированный серебряный электрод.

При титровании бария хроматом калия в интервале концентра­ций 10-1—10-4М применяют мембранные электроды, содержащие хромат свинца, диспергированный в силиконовой резине. Электрод можно изготовить из плавленого хромата свинца, а также из пла­тины, покрытой расплавленным хроматом свинца. Мешают опреде­лению в данном случае нитрат-ионы. В качестве жидкост­ного мембранного электрода применяют также раствор тетрафенилбората калия в 0,1М растворе хлористого калия и нитробензоле. Электродом сравнения при этом служит каломельный или хлорсеребряный электрод.

Щелочноземельные металлы по селективности к электроду располагаются в следующий ряд:

Ba2+>Ca2+>Mg2+.

2

1.3. Кондуктометрический метод.

Кондуктометрию используют для фиксации точки эквивалент­ности при осадительном титровании бария сульфатом лития, бихроматом калия, молибдатом аммония, селенистой и теллуристой кислотами.

Титрование бихроматом калия осуществляют в нейтраль­ной среде (рН 6—6,5). В слабокислой среде ошибка при определе­нии бария составляет 8%, в присутствии солей стронция —9%.

Титрование бария молибдат-ионами рекомендуют проводить в среде 10%-ного этанола.

При титровании бария селенистой и теллуристой кислотами точка эквивалентности достигается при эквимолярном соотношении бария к теллуру и селену. Титрова­ние теллуристой кислотой как прямое, так и обратное рекоменду­ется проводить в 40—50%-ном этаноле для предотвращения ча­стичного гидролиза ВаТеОз.

Лимонная кислота, нейтрализованная триэтаноламином, вза­имодействует с барием в молярном отношении 1: 1,5 и применя­ется для кондуктометрического титрования Ва, Сu, Sr и Zn.

Кондуктометрический метод может применяться также при комплексонометрическом титровании бария. Метод рекомендуют для точной стандартизации растворов при концентрации металла от 0,001—0,5М. Титрование проводят при комнатной температуре с платинированными платиновыми электродами в аммиачной среде. Метод отличается быстротой и точностью, ошибка от 0,08 до 0,2%.

2

1.4. Нефелометрический и турбидиметрический методы.

Реакцию взаимодействия бария с серной кислотой используют в нефелометрии и турбидиметрии.

Нефелометрическим методом можно определить 0,1—200 мг Ва/л с ошибкой 5%.

Суспензию, полученную при обработке растворов бария 10%-ной H2S04, выдерживают 30 мин., а затем сравнивают со стандартом. Для устой­чивости суспензии добавляют до 10% глицерина.

Присутствие больших количеств солей натрия, цинка, кадмия, ртути и алюминия способствует коагуляции суспензии и приводит к завышенным, а соли магния — к заниженным результатам. Мешает свинец, так как в данных условиях образуется белый оса­док сульфата свинца.

Нефелометрический метод успешно применяют при определе­нии бария в природных водах, загрязненных промышленными сто­ками.

В плоскодонную колориметрическую пробирку наливают 10 мл анали­зируемой воды (вода должна быть прозрачной). Одновременно готовят шка­лу стандартов: в ряд таких же пробирок отбирают определенный объем титрованного раствора ВаС12 с содержанием бария от 0,005 до 1 мг (с интер­валом 0,1 мг) и разбавляют дистиллированной водой до 10 мл. В пробирки с анализируемым и стандартными растворами добавляют 0,5 мл 4%-ного раствора НС1 и 1 мл 10%-ного раствора H2SO, содержимое пробирок хоро­шо перемешивают. Спустя 15 мин., но не позже 30 мин. после добавления раствора  H2S04  интенсивность  мути анализируемой  воды  сравнивают  со шкалой стандартов. Для увеличения стабильности мути можно добавить во все пробирки по капле глицерина.

Турбидиметрическим методом. В нейтраль­ных или слегка подкисленных соляной кислотой растворах можно определить 0,35—3,5 мг Ва/5 мл.