Гравиметрический (весовой) метод анализа фосфора Ученик: Денис Бабинов Группа: 2 ТНВ Руководитель: Железнова Елена Михайловна
Сущность метода n Метод основан на растворении пробы в смеси азотной и соляной кислот, выделении фосфора в виде фосфорномолибденовокисло го аммония, растворении осадка в аммиаке, выделении молибденовокислого свинца, взвешивании прокаленного осадка и пересчете на массовую долю фосфора.
Общая характеристика метода n n Классическое название метода — весовой анализ. Гравиметрический анализ широко используют при количественных определениях. С его помощью определяют, например, содержание фосфора в фосфоритах, апатитах, фосфорных удобрениях, почвах, кормах и т. п. Гравиметрией называют метод количественного анализа, заключающийся в точном измерении массы определяемого компонента пробы, выделенного в виде соединения известного состава или в форме элемента. Гравиметрический анализ основан на законе сохранения массы веществ при химических превращениях. Это наиболее точный из химических методов анализа. В гравиметрии используют реакции обмена, замещения, разложения и комплексообразования, а также электрохимические процессы. Наиболее распространен метод осаждения.
Метод осаждения n Метод, при котором навеску анализируемого вещества растворяют и прибавляют 1, 5 кратный избыток реагента осадителя, соблюдая необходимые условия осаждения. Полученный осадок называют осаждаемой формой. Осадок отделяют от раствора (чаще всего фильтрованием), промывают, затем высушивают или прокаливают, по лучая гравиметрическую форму. Массу определяемого компонента mа рассчитывают по формуле: ma =m. BF • 100/а (%) n де mа — масса высушенного или прокаленного осадка, г; F — гравиметрический фактор, определяемый по химической формуле гравиметрической формы; а — навеска анализируемого вещества, г.
Анализ фосфора Реактивы и растворы n n n n n Кислота азотная и разбавленная 1: 1 и 2: 3. Кислота соляная и разбавленная 1: 1, 1: 2, 5: 95 и 2: 98. Кислота хлорная плотностью 1, 54 г/см 3. Кислота фтористоводородная. Натрий углекислый. Аммоний роданистый, раствор 50 г/дм 3. Железо хлорное, раствор 100 г/дм 3. Аммиак водный, разбавленный 1: 2 и 5: 95. Кислота бромистоводородная, плотностью 1, 49 г/см 3. Калий марганцовокислый, раствор 40 г/дм 3. Натрий азотистокислый, раствор 300 г/дм 3. Калий азотнокислый, раствор 30 г/дм 3. Гидроксиламин сернокислый, или гидроксиламин гидрохлорид, раствор 100 г/дм 3. Аммоний молибденовокислый, раствор: 300 г тонкорастертого молибденовокислого аммония растворяют в 2 дм 3 воды и, перемешивая, вливают тонкой струей в 2 дм 3 раствора азотной кислоты (1: 1). Прибавляют 1 г фосфорнокислого аммония, перемешивают и спустя 24 ч отфильтровывают осадок. Раствор для промывания: 20 см 3 раствора азотной кислоты вливают в 980 см 3 воды, добавляют 50 г азотнокислого аммония, перемешивают и отфильтровывают. Аммоний уксуснокислый, раствор 250 г/дм 3. Свинец уксуснокислый, раствор 40 г/дм 3. Аммоний хлористый по. Аммоний фосфорнокислый Сероводород из аппарата Киппа.
Проведение анализа В зависимости от массовой доли фосфора берут навеску в количестве, указанном в таблице. Массовая доля фосфора, % Навески стали, г Св. 0, 01 до 0, 03 включ. 4 » 0, 03 » 0, 08 » 3 » 0, 08 » 0, 25 » 2 » 0, 25 » 0, 40 » 1 » 0, 40 0, 5 Анализ чугуна с массовой долей фосфора, превышающей указанную в таблице, проводят на части раствора с меньшей навеской.
Чугун и сталь с массовой долей титана, циркония, вольфрама, мышьяка и молибдена не более 0, 1 % n n Навеску стали или чугуна растворяют, слегка нагревая в 15 см 3 раствора азотной кислоты (1: 1) и 30 см 3 соляной кислоты в стакане вместимостью 400 см 3. После растворения пробы раствор выпаривают досуха. После охлаждения остаток растворяют в 15 см 3 соляной кислоты, выпаривают досуха и высушивают при температуре 130 135 °С для удаления соляной кислоты и переведения кремниевой кислоты в нерастворимое состояние. Если во время растворения не разложились карбиды и проба содержит свыше 0, 5 % кремния, добавляют 10 15 см 3 хлорной кислоты, накрывают стеклом и выпаривают до густых паров. К остатку добавляют 20 см 3 соляной кислоты, 80 см 3 горячей воды и нагревают до растворения солей. Содержимое стакана отфильтровывают через фильтр с бумажной массой, осадок промывают 4 5 раз горячим раствором соляной кислоты (5: 95), а затем 3 4 раза горячей водой. Фильтр с осадком отбрасывают. К фильтрату добавляют 20 см 3 азотной кислоты и упаривают до минимального объема, избегая при этом выделения солей. Выпаривание с азотной кислотой повторяют еще раз. Затем добавляют 15 см 3 азотной кислоты, 80 см 3 горячей воды и оставляют для дальнейшего хода анализа.
n Чугун и сталь с массовой долей титана, ниобия и циркония свыше 0, 1 % Навеску стали или чугуна растворяют и приготовляют раствор, как указано в предыдущем слайде. Осадок отфильтровывают, высушивают, озоляют и прокаливают в платиновом тигле при температуре 500 550 °С. В тигель доливают 2 3 см 3 раствора азотной кислоты (1: 1), 5 10 см 3 раствора фтористоводородной кислоты, осторожно выпаривают досуха и слегка прокаливают. Осадок в тигле сплавляют с 2 3 г углекислого натрия и выщелачивают плав 80 см 3 горячей воды в стакане вместимостью 100 150 см 3. Из стакана тигель вынимают и ополаскивают водой, раствор нагревают при температуре 70 80 °С в течение 15 мин, затем отфильтровывают осадок через фильтр с бумажной массой и промывают несколько раз горячей водой. Фильтр отбрасывают, а фильтрат присоединяют к основному раствору, добавляют 20 см 3 азотной кислоты и упаривают до минимального объема, избегая при этом выделения солей. Выпаривание с азотной кислотой повторяют еще раз. Затем доливают 15 см 3 азотной кислоты, 80 см 3 горячей воды и оставляют для дальнейшего хода анализа.
Чугун и сталь, содержащие вольфрам n n Навеску стали или чугуна растворяют и приготовляют раствор, как указано в 7 слайде до момента перевода кремниевой кислоты в нерастворимое состояние. К сухому остатку доливают 20 см 3 соляной кислоты, 80 см 3 горячей воды и нагревают до растворения солей. Содержимое тигля отфильтровывают через фильтр с бумажной массой, осадок промывают 4 5 раз горячим раствором соляной кислоты (5: 95), а затем еще 3 4 раза горячей водой. К раствору доливают 20 см 3 азотной кислоты и упаривают до минимального объема, избегая при этом выделения солей. Операцию повторяют еще раз, затем доливают 15 см 3 азотной кислоты, 80 см 3 горячей воды, нагревают до растворения солей и оставляют. При выделении осадка вольфрамовой кислоты его отфильтровывают и промывают указанным выше способом. Соединяют осадки, сжигают их в платиновом тигле, прокаливают и удаляют кремнезем, как указано в 8 слайде. Осадок в тигле сплавляют с 3 5 г углекислого натрия, плав выщелачивают 80 см 3 горячей воды в стакане вместимостью 250 см 3. Прозрачный раствор подкисляют азотной кислотой до появления желтой мути, добавляют 2 см 3 раствора хлорного железа и 10 15 см 3 аммиака. Содержимое стакана нагревают до кипения, отфильтровывают осадок гидроокиси железа и фосфорнокислого железа и промывают 2 3 раза горячим раствором аммиака (5: 95). Осадок на фильтре растворяют в 10 15 см 3 горячего раствора азотной кислоты (2: 3). Фильтр промывают несколько раз горячей водой, полученный раствор присоединяют к основному фильтрату и оставляют для дальнейшего хода анализа.
Чугун и сталь с массовой долей мышьяка свыше 0, 05 % n n Навеску стали или чугуна растворяют, слегка нагревая в 15 см 3 раствора азотной кислоты (1: 1) и 30 см 3 соляной кислоты в стакане вместимостью 400 см 3. После растворения пробы раствор упаривают досуха, охлаждают, осадок смачивают 15 см 3 соляной кислоты, затем снова упаривают досуха и высушивают при температуре 130 135 °С для переведения кремниевой кислоты в нерастворимое состояние. После охлаждения в стакан приливают 50 см 3 раствора соляной кислоты (1: 2) и нагревают до растворения солей. В раствор добавляют 30 40 см 3 бромистоводородной кислоты и выпаривают досуха. Выпаривание с бромистоводородной кислотой повторяют, предварительно добавив 30 40 см 3 соляной кислоты. Раствор выпаривают до появления солей, добавляют 10 см 3 соляной кислоты и разбавляют 50 см 3 горячей воды, нагревают до растворения солей и отфильтровывают. Осадок кремнезема и графита промывают на фильтре раствором соляной кислоты (2: 98), к фильтрату прибавляют 20 см 3 азотной кислоты и упаривают до минимального объема, избегая при этом выделения солей. Повторяют упаривание с азотной кислотой, затем прибавляют 15 см 3 этой же кислоты, 80 см 3 горячей воды и оставляют раствор для дальнейшего хода анализа.
Чугун и сталь с массовой долей молибдена свыше 1 % n n Навеску стали или чугуна растворяют и затем поступают как указано в предыдущих слайдах до удаления кремнезема. При необходимости раствор выпаривают до объема примерно 200 см 3, нейтрализуют аммиаком до появления в растворе удерживающейся мути и добавляют еще избыток 10 см 3. Через нагретый раствор в течение 30 мин пропускают сероводород. Полученный тиомолибдат аммония разлагают, подкисляя небольшим избытком раствора соляной кислоты (1: 1). Отстаивают и отфильтровывают выделенный сульфид молибдена, затем промывают раствором соляной кислоты (2: 98) до прекращения выделения сероводорода. Фильтр отбрасывают, а фильтрат упаривают до минимального объема, избегая при этом выделения солей. Затем прибавляют 20 см 3 азотной кислоты и повторяют упаривание. Эту операцию проводят два раза. Затем к остатку добавляют 15 см 3 азотной кислоты, 80 см 3 горячей воды и оставляют для дальнейшего хода анализа.
Окисление фосфора до фосфорной кислоты и осаждение осадка фосфорномолибденовокислого аммония n n n К раствору, полученному одним из способов, описанных в предыдущих слайдах помещенному в коническую колбу вместимостью 300 см 3 и нагретому почти до температуры кипения, прибавляют раствор перманганата калия в количестве, необходимом для получения интенсивной розовой окраски. Содержимое колбы кипятят до выделения коричневой гидратированной окиси марганца, и, не прекращая нагревания, прибавляют по каплям раствор нитрита натрия до растворения осадка и получения прозрачного раствора. Раствор выпаривают до объема около 40 см 3, охлаждают, доливают осторожно аммиак до выпадения неисчезающего осадка гидроокиси железа, осадок растворяют, прибавляя несколько капель азотной кислоты, затем доливают избыток 5 см 3 этой же кислоты, 15 г азотнокислого аммония и перемешивают содержимое колбы до растворения реактива. В случае присутствия в пробе ванадия, раствор охлаждают до комнатной температуры, прибавляют 15 см 3 раствора сернокислого или солянокислого гидроксиламина для восстановления пятивалентного ванадия до четырехвалентного и, перемешивая, нагревают до температуры 50 60 °С и выдерживают в течение 1 мин. Затем прибавляют еще 5 см 3 этого реактива и, не охлаждая раствора, доливают 50 см 3 раствора молибденовокислого аммония, встряхивая в течение 2 3 мин в колбе, закрытой резиновой пробкой. Раствор оставляют стоять на водяной бане при температуре 30 35 °С в течение 2 3 ч. Раствор проб, не содержащих ванадия, нагревают до температуры 50 60 °С и осаждают фосфор, как указано выше. Содержимое колбы охлаждают, осадок отфильтровывают через фильтр средней плотности и промывают на фильтре 6 7 раз раствором для промывания, проверяя на отсутствие иона железа (капельная проба с роданистым аммонием), затем промывают несколько раз раствором нитрата калия.
Растворение осадка фосфорномолибденовокислого аммония и осаждение раствора молибдена в виде молибденовокислого свинца n n n Отфильтрованный и промытый осадок фосфорномолибденовокислого аммония растворяют на фильтре в 15 см 3 горячего раствора аммиака (1: 2), добавляя его порциями по 3 4 см 3. Фильтрат собирают в стакан вместимостью 400 см 3. Фильтр промывают 2 3 раза порциями по 5 см 3 горячей воды. Фильтрат нагревают до начала кипения. Одновременно в другом стакане вместимостью 250 см 3 нагревают 50 см 3 раствора уксуснокислого аммония, к которому прибавлено 10 г хлористого аммония. С момента начала кипения к раствору, содержащему фосфоромолибдат, прибавляют 5 7 см 3 соляной кислоты, 10 см 3 раствора уксуснокислого свинца и переливают в кипящий раствор уксуснокислого аммония, ополаскивая стакан 2 3 раза горячей водой, вливая воду после промывания в стакан с уксуснокислым аммонием. Выпавший осадок молибденовокислого свинца выдерживают в теплом месте в течение 20 30 мин, после чего отфильтровывают через малый беззольный фильтр с бумажной массой и промывают водой до отрицательной реакции на ион свинца (контроль бумажкой, насыщенной йодистым калием). Промытый осадок вместе с фильтром помещают во взвешенный фарфоровый тигель, осторожно высушивают, затем тигель помещают в электрический муфель и прокаливают осадок при температуре не выше 650 °С в течение 25 30 мин до постоянной массы. После охлаждения в эксикаторе тигель с осадком взвешивают.
Обработка результатов Массовую долю фосфора, растворимого в 0, 4% ном растворе соляной кислоты, в пересчете на Р 2 О 5 (X 2 ) в процентах вычисляют по формуле где m 1 масса прокаленного осадка анализируемого раствора, г; m 2 масса прокаленного осадка контрольного раствора, г; m масса навески анализируемой пробы, г; 0, 638 коэффициент пересчета Mg 2 P 205 Массовую долю фосфора, растворимого в 0, 4% ном растворе соляной кислоты, в пересчете на Р ( X 2) в процентах вычисляют по формуле где X 2 массовая доля фосфора, растворимого в 0, 4% ном растворе соляной кислоты, в пересчете на Р 2 О 5 , %; 0, 436 коэффициент пересчета Р 2 О 5 на Р. За результат анализа принимают среднеарифметическое значение двух параллельных определений, допускаемые расхождения между которыми при доверительной вероятности P= 0, 95 не должны превышать: 0, 3% при массовой доле Р 2 О 5 от 25 до 40%; 0, 4% при массовой доле Р 2 О 5 свыше 40 до 60%.
Литература n n http: //nordoc. ru/doc/10 10497 http: //docs. cntd. ru/document/1200019481
Скачать презентацию Гравиметрический весовой метод анализа фосфора Ученик Денис Бабинов
Весовой методg;kt.ppt