ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 4. "ОПРЕДЕЛЕНИЕ МАССЫ НИКЕЛЯ(II) В РАСТВОРЕ"

Цель работы

Научиться применять метод осаждения для определения массы вещества в растворе путем осаждения определяемого компонента с помощью органического реагента в виде кристаллического осадка и высушивания последнего до постоянной массы.

Целевые задачи

1. Доведение стеклянного тигля с пористым дном до постоянной массы.

2. Расчет оптимального объема осадителя - раствора диметилглиоксима.

3. Получение осаждаемой формы в виде кристаллического осадка внутрикомплексного соединения никеля диметилглиоксимата.

4. Отделение осадка никеля диметилглиоксимата от маточного раствора фильтрованием через стеклянный тигель с пористым дном.

5. Промывание осадка никеля диметилглиоксимата.

6. Получение гравиметрической формы никеля диметилглиоксимата путем высушивания осадка до постоянной массы.

7. Расчет массы никеля(II) в растворе.

8. Статистическая обработка результатов параллельных определений массы никеля(II) в растворе.

Задание для самоподготовки

К занятию необходимо знать: см. выше п.п. 1-4, 6 г, 7. К занятию необходимо уметь: см. выше п.п. 1, 2 г, 3, 5. Вопросы для самопроверки: см. выше п.п. 1-4, 5 г, 6 г, 7 а, 8-13, 15, 16 а, 17-20, 23-34.

Материальное обеспечение

Посуда (в расчете на 1 студента):

1. Тигель стеклянный с пористым дном № 3 или 4.

2. Колба с резиновой пробкой для отсасывания (колба Бюхнера) - 3 -4 шт. на группу.

3. Водоструйный насос - 3-4 шт. на группу.

4. Стакан химический термостойкий вместимостью 400 мл.

5. Промывалка.

Реактивы (квалификации «ч.д.а.» или «х.ч.»)

1. Соли никеля(II): нитрат, хлорид.

2. Кислота соляная (1:1) 6 моль/л раствор.

3. Диметилглиоксим 1% спиртовой или аммиачный (13:7) раствор.

4. Аммиак 2 моль/л раствор.

5. Вода дистиллированная горячая. Приборы

1. Весы аналитические с разновесом.

2. Шкаф сушильный.

Другое необходимое оборудование (см. выше лабораторную работу 1). Учебная таблица: пользование эксикатором.

Методика определения массы никеля(II) в растворе

1. Сущность методики

Определение никеля(II) основано на осаждении внутрикомплексного соединения - никеля диметилглиоксимата при добавлении диметилглиоксима

где- диметилглиоксим или

Осаждаемая форма - никеля диметилглиоксимат - ярко-красный объемистый кристаллический осадок, нерастворимый в воде, в разбавленных растворах аммиака, в избытке осадителя, растворимый в растворах минеральных кислот и в спирте.

Для получения кристаллического осадка с возможно более крупными частицами создают такие условия, которые обеспечивают невысокую степень пересыщения раствора относительно осаждаемой формы (см. выше условия осаждения кристаллических осадков). С этой целью осаждение проводят медленно из горячего разбавленного слабокисло-

го раствора разбавленным раствором осадителя, добавляя в конце для достижения полноты осаждения небольшой избыток раствора аммиака. После этого осадок выдерживают под маточным раствором около часа, отделяют от раствора фильтрованием через мелкопористый стеклянный тигель и промывают горячей водой.

Гравиметрическая форма идентична осаждаемой. Получается после высушивания осаждаемой формы в сушильном шкафу при 110-120 °C до постоянной массы.

Органические осадители такого типа, как диметилглиоксим, имеют явные преимущества по сравнению с неорганическими осадителями:

• растворимость образующихся внутрикомплексных соединений, как правило, очень мала - осадокпрактически нерастворим в воде;

• осадки с молекулярной кристаллической решеткой получаются более чистыми, так как они адсорбируют ионы из маточного раствора в значительно меньшей степени, чем осадки с ионной кристаллической решеткой;

• достигается селективное, а в ряде случаев специфическое осаждение определяемых компонентов;

• гравиметрический фактор (F) обычно очень небольшой, что позволяет определять меньшие количества компонента при одной и той же погрешности определения (F при определении никеля по массеравен 0,2032, а при определении никеля по массе NiO - 0,7858).

2. Предварительные расчеты. Расчет объема раствора осадителя

В качестве осадителя используют 1% спиртовой или аммиачный раствор диметилглиоксима в 1,5-кратном количестве по сравнению с рассчитанным по уравнению реакции. При расчете количества осадителя рассуждают следующим образом:

где- примерная масса никеля в анализируемом растворе, г (не более 0,03 г из-за объемистости осадка);- молярная масса никеля, г/моль;

где- молярная концентрация 1% растворамоль/л;

в) если плотность 1% растворапринять равной 1 г/мл, то:

где- массовая доляв растворе, %.

Конечная формула для расчета объема осадителя:

3. Доведение стеклянного пористого тигля до постоянной массы

Чистый стеклянный тигель с пористым дном ставят в сушильный шкаф, нагретый до температуры 110-120 °C, выдерживают в этом шкафу в течение 50-60 мин, охлаждают в эксикаторе до комнатной температуры приблизительно 30 мин и взвешивают на аналитических весах. Тигель повторно ставят в сушильный шкаф, выдерживают в нем 15- 20 мин, охлаждают в эксикаторе, взвешивают на тех же весах теми же разновесами. Так поступают до тех пор, пока масса тигля после высушивания не будет отличаться от предыдущего результата не более чем на ±0,0004 г.

4. Получение осаждаемой формы

Полученный от преподавателя анализируемый раствор соли никеля(II) в стакане вместимостью 300-400 мл разбавляют дистиллированной водой до 150 мл, приливают по стеклянной палочке постепенно при перемешивании рассчитанный объем 1% спиртового или аммиачного раствора диметилглиоксима, прибавляют 5 мл 6 моль/л соляной кислоты, помещают стакан на асбестовую сетку и нагревают почти до кипения на газовой горелке или на электрической плитке с закрытой спиралью. В полученный раствор приливают по каплям при перемешивании 2 моль/л раствор аммиака до появления слабого запаха. Раствор оставляют на 2-3 ч в целях укрупнения частиц осадка.

5. Отделение осадка от раствора фильтрованием

Проверяют полноту осаждения никеля(II) в виде диметилглиоксимата и отделяют осадок от маточного раствора фильтрованием под ва-

куумом через мелкопористый стеклянный тигель, для чего последний с помощью колбы Бюхнера присоединяют к водоструйному насосу. Для количественного перенесения осадка на фильтр и его промывания используют промывалку с горячей дистиллированной водой.

6. Промывание осадка

Осадок в тигле промывают горячей водой до отрицательной реакции на хлорид-ион в промывных водах (реакция с серебра нитратом).

7. Получение гравиметрической формы

Гравиметрическую форму получают, высушивая тигель с осадком в сушильном шкафу при 110-120 °С до постоянной массы.

8. Расчет результата анализа

Массу гравиметрической формыопределяют, вычи-

тая из постоянной массы тигля с осадком постоянную массу тигля. Массу никеля в анализируемом растворе m(Ni) рассчитывают по формуле:

используя гравиметрический фактор F:

9. Статистическая обработка результатов параллельных определений

Проводится, как описано выше (см. лабораторную работу 1)

10. Проверка результата анализа

См. выше.

Контрольные вопросы

1. Почему осаждение никеля(II) в виде диметилглиоксимата проводят из горячего разбавленного слабокислого раствора, а в конце осаждения добавляют по каплям раствор аммиака до установления слабощелочной реакции среды?

2. Как получают гравиметрическую форму никеля диметилглиоксимата?

3. Как рассчитывают гравиметрический фактор при определении массы никеля(II) по массе никеля диметилглиоксимата?

4. Рассчитайте минимальную массу гравиметрической формы - никеля диметилглиоксимата, при которой процентная погрешность определения не превышала бы ±0,2%.

(0,1 г)

5. Какую массу никеля(II) можно определить с указанной выше погрешностью?

(0,02 г)

6. Почему при осаждении никеля(II) спиртовым раствором диметилглиоксимата нельзя добавлять большой избыток последнего?

7. В чем преимущества гравиметрической формы никеля диметилглиоксимата перед никеля(II) оксидом?

8. Как доводят стеклянный пористый тигель с осадком до постоянной массы?

9. Перечислите преимущества применения органического осадителя по сравнению с неорганическим.