ГРАВИМЕТРИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВОДЫ В ТВЕРДЫХ ТЕЛАХ

(для самостоятельного ознакомления)

Мета: 1. Определить массовую долю воды в кристаллогидрате косвенным методом.

2. Получить навыки обоснования условий обезвоживания кристаллогидратов и практические навыки гравиметрических измерений.

1. Общие сведения

Методы определения воды разделяют на прямые и косвенные. Прямые методы основаны на соответствующих стехиометрических реакциях, с высокой воспроизводимостью и титровании продуктов или избытка реагента или на измерении массы воды, выделившееся при нагревании и конденсированная или абсорбированная.

Большинство реакций, пригодных для определения воды, - это гидролиз реагента с образованием удобного для титрования продукта. Как реагенты пригодны хлорангидриды и ангидрида кислот, альдегиды, кетоны, эфиры, нитрилы, оксиды, карбиды, гидриды металлов. Например:

RCOCl + H₂O Þ RCOOH + HCl ,

SO₃ + H₂O Þ H₂SO₄ ,

MO + 2 H₂O Þ M(OH)₂ ,

MC₂ + 2 H₂O Þ C₂H₂ + M(OH)₂ ,

MH₂ + 2 H₂O Þ 2 H₂ + M(OH)₂ .

Косвенные методы основаны на потере массы образца при высушивании. Правильность методов зависит от таких условий:

— Потеря массы обусловлена ​​только потерей воды;

— При определенных условиях выделяется практически вся вода и масса образца становится постоянной.

Выбирая условия дегидратации используют термограммы - зависимости потери массы образца от температуры и времени. В качестве примеров, на рис. 4 приведены термограммы кристаллогидратов. Кроме температуры, принимают во внимание возможность химических реакций при нагревании между компонентами анализируемого материала, материалом фильтра и компонентами воздуха (см. рис. 5, примеры термограмм; рост массы соли при нагревании обусловлено следующими реакциями).

2. Подготовка к работе

Объектом, в котором определяют кристаллизационную воду, может быть соль неорганических и органических кислот. Исполнитель должен обосновать условия обезвоживания кристаллогидрата, указанный преподавателем, и выбрать осушитель для эксикатора, используя таблицу.

3. Оборудование

Бюксы;

Ексикатор с осушителем;

Шкаф сушильный;

Печ муфельная;

Щипцы муфельные;

Шпателя

Весы аналитические (типа ВЛР-200)

4. Ход работы

Регулируют температуру сушильного шкафа (или муфельной печи). Если кристалогидрт теряет воду при t > 250 ^oC, то используют фарфоровые тигли.

В чистые, доведенные до постоянной массы (m₀), пронумерованы бюксы берут навески кристаллогидрата массой ~ 0,4- 0,6 г на аналитических весах. Записывают массу бюксу с навеской кристаллогидрата m₁.

Открытый бюкс с навеской кристаллогидрата высушивают в шкафу. Через 1 час. закрытый бюкс (или тигель) охлаждают в эксикаторе в течение 30 мин. в весовой комнате. Взвешивают бюкс с высушенной навеской, масса m₂.

Повторяют нагрева, охлаждения и взвешивания, достигая того, чтобы два последовательных взвешивания совпали в пределах 0,5 мг.

5. Обработка результатов

Результаты взвешивания заносятся в таблицу:

Массовую долю рассчитывают по формуле

w(H₂O) = 100 % · (m₂ – m₁) / (m₁ – m₀).

Результаты, получены несколькими исполнителями в одинаковых условиях, обрабатывают статистически.

Рис. 4. термограммы кристаллогидратов CuSO₄^.5H₂O [2]

СaC₂O₄^.H₂O [3], Na₂HPO₄^.12H₂O [2]

Рис. 5. Кривые термолиза [4].

1‑Фильтровальная бумага, 2‑асбест, 3‑оксалат кальция, 4‑сульфат кальция, 5‑хромат серебра, 6‑гидрооксид хрома, осажденный аммиаком, 7‑гидрооксид хрома, осажденный тиосемикарбазидом, 8‑кобальттринитрат цезия, 9‑хромат ртути, 10‑неокупферонат железа, 11‑арсенат серебра, 12‑сульфид сурьмы, 13‑хромат свинца, 14‑сульфид меди, 15‑оксинат магния, 16‑оксалат магния, 17‑вольфрамат оксина, 18‑йодат тория, 19‑фосфат титана, 20‑сульфат бензидина.

Таблица 1