Качественный и количественный анализ бериллия

 

                         Министерство высшего образования РФ

Федеральное агентство по образованию

Московский  государственный университет

Приборостроения и информатики

 

 

 

 

 

 

Реферат по дисциплине «Химия»

 

На  тему: «Качественный и количественный анализ бериллия»

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил:

студент 2 курса 

дневного  отделения

факультет ТИ-6

группа 08202 Д

Лаптев  И.Н.

 

Проверил  преподаватель:

Берлин Н. Б.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Москва 2009

                                          Содержание:

 

1. Химические методы

 

2. Физико-химические методы

 

3. Физические методы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

    

                         Методы определения бериллия

 

                                   Химические методы

 

В химических методах качественного анализа  определяемый элемент или ион  переводят в какое – либо соединение, обладающее теми или иными характерными свойствами, на основании которых можно установить, именно это соединение. Происходящее химическое превращение называется аналитической реакцией, а вещество, его вызывающее, - реагентом.

Химические методы анализа, как и любые другие экспериментальные методы, имеют определённую область применения, вне которых они оказываются не пригодными.

Для весового определения применяют  методы, основанные на осаждение двойного фосфата бериллия и аммония или гидроокиси бериллия. Разработано много методов, в которых используются органические реагенты, а также неорганические комплексные соли бериллия. Титриметрические методы определения бериллия основаны на образовании устойчивых комплексов бериллия стехиометрического состава. Использование комплексонов позволяет исключить ряд громоздких операций отделения мешающих элементов при определении бериллия в сложных объектах.

 

                                       Весовые методы

 

Гравиметрия (весовой анализ) — метод количественного анализа в аналитической химии, который основан на изменении массы определяемого компонента, выделенном в виде веществ определённого состава.

Нерастворимых неорганических соединений бериллия известно немного (гидроокись, фосфат, основной карбонат, фторобериллиты щелочноземельных металлов).

 

           Осаждение в виде фосфата бериллия и аммония

 

Двойной фосфат бериллия и аммония NH₄BePO₄* x H₂O осаждается при рН =5,3 избытком (NH₄)₂HPO₄  в виде кристаллического осадка. Поэтому адсорбция примесей значительно меньше, чем осадком Be(OH)₂. При прокаливании двойного фосфата при 800^оС  образуется пирофосфат Be₂P₂O₇ который служит весовой формой определения бериллия.

Другие  исследователи считают, что для  полного превращения двойного фосфата  в пирофосфат необходимо прокаливать его в течение нескольких часов при 100^оС.

Фосфатные методы широко используются при анализе  руд и промышленных объектов.

 

Осаждение бериллия в виде соединения основного  карбоната с гексаминкобальтом

 

При взаимодействии раствора карбонатного комплекса бериллия с гексаминкобальтихлоридом получается кристаллическое соединение, разлагающееся при температуре 50^оС. Соединение может быть взвешено в виде [Co(NH₃)₆]₂[Be₄O(CO₃)₆]*xH₂O (х=10,8-11,3, в зависимости от условий осаждения и влажности окружающей среды) При содержании бериллия 2,3-18 мг из раствора, 2,5%-ных по (NH₄)₂CO₃, кристаллизуется 11-гидрат. При промывке осадка абсолютным спиртом и высушивании в ваккум-эксикаторе состав осадка ближе к 10-гидрату. Коэффициент пересчёта равен 0,0395. Метод пригоден для полумикроопределений (0,05-0,5 мг Be).

Мешают  фтор и уран. Другие элементы маскируют комплексоном III и винной кислотой. Определение в присутствии постоянных примесей.

 

                                      Объёмные методы

 

Объёмный анализ – является наиболее быстрым методом, и он основан на измерении объёма раствора известной концентрации (стандартный или титрованный раствор) затраченный на реакцию с определением объёма раствора с неизвестной концентрацией.

Объёмные методы определения бериллия основаны главным образом на гидролитических реакциях его содей. Выделяющаяся в результате гидролиза кислота может быть оттитрованы щёлочью или определена йодометрическими. Гидролитические объемные методы обладают невысокой точностью. Это связано с образованием нестехиометрических продуктов гидролиза (основных солей) и медленных достижением равновесия. Кроме того, эти методы применимы только к чистым растворам солей бериллия и могут быть использованы лишь в том случаю, где точность анализа не является главным требованием, например при контроле продуктов производства и т.п. Избирательность и точность гидролитических методов можно повысить путём растворения получающейся при гидролизе гидроокиси бериллия  в избытке фторида щелочного металла; при этом образуется малодиссоциированные фторобериллаты и эквивалентное количество щёлочи, Получили распространение различные варианты электрохимического определения бериллия, основанные на реакциях его с фтор-ионами.

Более перспективны титриметрические методы, в которых используется образование прочных комплексных соединений бериллия стехиометрического состава. В качестве таких титрантов предложены салициловая и сульфосалициловая кислота. Конечная точка при титровании может быть установлена при помощи цветных реагентов (арсенозл, альберона и др.).

Комплексонометрические методы, по-видимому , могут обеспечить высокую точность определения бериллия.

Косвенные методы объёмного определения бериллия основаны на осаждении труднорастворимых  соединений бериллия.

 

Между физическими и физико-химическими методами не всегда можно провести строгую границу, Иногда их объединяют по общим названием «инструментальные» метода, так как для выполнения тех или иных измерений нужны «инструменты» - прецизионные приборы, позволяющие с большой точностью измерить значения определённых параметров, характеризующих те или  иные свойства вещества.

 

 

          

                   

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                            Физико-Химические методы

\

Из  физико-химических методов, применяемых  в качественном анализе, можно отметить  колориметрические методы, основанные на зависимости интенсивности окраски раствора от концентрации окрашенного вещества (ионов или молекул), а также хромотографический метод. В хромотографическом методе исследуемый раствор пропускают через колонку твердого порошкообразного адсорбента (например, Al₂O₃), помещённого в стеклянную трубку. Так как способность к адсорбции у разных веществ или ионов весьма различна, они разделяются и могут быть обнаружены на колонке либо по присущей им окраске, либо после обработки реагентом образующим с этим веществом или ионом различно окрашенные соединения.

 

                         Фотометрические методы

 

Методы  анализа, основанные на поглощении электромагнитного  излучения анализируемого вещества, составляют обширную группу абсорбционных оптических методов. При поглощении света атомы и молекулы анализируемых веществ переходят в новое возбуждённо состояние.

 

Фотометрические методы широко применяются при определении  макроколичества бериллия. Преимуществом этих методов является простота и быстрота выполнения операций. Хотя по чувствительности фотометрические методы уступают методу спектрального анализа, но зато не требуют специального аппаратуры и обеспечивают в большинстве случаев боле высокую точность, Фотометрические методы, как и другие химические и физико-химические методы, не избирательны, поэтому большое значение  при выборе  реагента  для фотометрии имеет использование маскирующих  средств.

В фотометрии применяются многие цветные реагенты, а также реагенты (ацетилацетон, салициловая и сульфосалициловая кислоты), образующие с бериллием соединения, интенсивно поглощающие в ультрафиолетовой области.

Для повышения избирательности цветных  реакций  с бериллием используется маскирующее действие комплексона III, цианидов, образующих  бесцветные комплексные соединения с мешающими элементами.

Кузнецовым  синтезированы и излучены азокрасители, дающие с бериллием цветные реакции. Производные хромотроповой кислоты (арсеноза, бериллион, торон) обладают высокой чувствительностью и образуют с бериллием устойчивые соединения 8-оксинафталин-3,6-дисульфиокислота-<1-азо-1>-2 окси-4- диэтиламинобензол(бериллон 3) и бензол-2-арсоновая кислота-<1-азо-2>-1-оксинафталин-6-иминодиуксусня кислота (бериллон 4) рассматриваются как особенно пригодные для фотометрического определения бериллия. Сравнение свойств ряда реагентов показало, что бериллон III и бериллон IV по чувствительность и другим показателям превосходят бериллон II (возможность работы в широком интервале рН, в котором устойчива окраска внутрикомплексных их соединения с бериллием и особенно – в кислой или нейтральной среде).

 

       Определение бериллия с окрашенными реагентами

 

Долгое  время хинализарин был почти  единственным реагентом для колориметрического определения бериллия. Главным его недостаток метода – неустойчивость щелочных растворов хинализарина и хинализарин - бериллиевского комплекса и связанная с этим невоспроизводимость результатов колориметрирования. Для стабилизации растворов предлагают вводить сульфид натрия.

Позже было установлено, что оптическая плотность  щёлочного раствора хинализарина падает с момента его приготовлении. Так как комплекс бериллия с хинализарином недостаточно устойчив, проводить реакцию следует в присутствии большого избытка хинализарина. Однако как недостаток, так и избыток хинализарина приводит к большим ошибкам. Следовательно, фотометрическое определение бериллия при помощи хинализарина не вполне надёжна.

Подобно хинализарину, малоустойчивы комплексы бериллия с другими полисихионами-нафтазарином, алканнином, хинизарином и др. Иногда рекомендуется вводить в анализируемый раствор стабилизирующие вещества, чтобы предупредить осаждение бериллиевого комплекса. Применение полиоксихинонов требует контроля условий анализа; интенсивности окраски чувствительна к изменению рН раствора. Устранение мешающего действия других катионов путём исследования маскирующих средств почти не изучено.

 

 

Чувствительность  цветных реакций с этим реагентом  составляет 0,1-10 мкг/мл

Бериллон II – один из лучших цветных реагентов для фотометрического определения бериллия. Получается, по реакции сочетание хромотроповой кислоты с диало-Н-кислотой.

 

Опыт

 

К 3 мл анализируемого раствора, содержащего 0,5-6 мкг Ве, прибавляют 0,5  мл 5%-ого  раствора комплексона 3, 0,2 мл 10%-ного раствора NaOH, 0,5 мл 0,02%-ного водного раствора бериллона II и разбавляют до 5 мл водой. Фотометрируют через 5 минут при 600 ммк. Раствором сравнения служит раствор реагент, содержащий те же количества едкого натрия и комплексона III.

 

Альберон и хромазурол S. Альберон-двухлорсульфодиметилоксифуксондикарбоновая кислота. Её натриевая соль известна под названием хромазурол S или солохром бриллиантовый синий В. С бериллием даёт чувствительную цветную реакцию (0,02 мкг Ве/мл), при этом жёлтая окраска водного раствора реагента переходит в сине-фиолетовую, присущую бериллиевого комплекса.

Альберон  и его соли хорошо растворимы в  воде, и растворы их при хранение не меняются. Однако растворы реагента имеют интенсивную окраску .Максимум светопоглощения альберона при рН 1-3 сдвигается в пределах 470-500 ммк, при рН 4-7 – от 500 до 430 мме и при рН 7-13 – от 430 до  600 ммк.

 

    Приготовление стандартных растворов бериллия

 

Для приготовления стандартных  растворов  бериллия, применяемых в фотометрических  и других методах его определения, можно пользоваться окисью бериллия или металлическим бериллием высокой степени чистоты. Окись бериллия очищают возгонкой его оксиацетата или оксалатным методом. Очень часто для приготовления стандартных растворов используют тетрагидрат  сульфата бериллия ВеSo₄*4H₂O/ Содержание бериллия в растворе сульфата устанавливают весовым методом или титрованием щёлочью элюата, полученного после пропускания раствора сульфата бериллия через катионит в Н⁺ форме.

 

 

 

Возможность полярографического определения бериллия установлена сравнительно недавно. В ранних работах по изучению поведения бериллия на ртутном капельном электроде отмечалось, что растворы солей бериллия дают две волны – одна из них относиться к восстановлению ионов водорода, образующихся в результате гидролиза солей, вторая – к восстановлению ионов бериллия. Полярографическая волна бериллия не воспроизводиться и для количественных измерений служить не может.

Однако на фоне LiCl, Li₂SO₄ и иодида тетраэтиламмония (C₂H₅)₄NJ в кислой среде (рН 2-4) получается хорошо выраженная полярографическая волна бериллия; при это диффузионный ток прямо пропорционален концентрации бериллия. Потенциал полуволны бериллия равен -1,85 в. При увеличении рН раствора диффузионный ток падает в следствии образовании твёрдой фазы Be(OH)₂ . В растворах бериллата полярографическая волна не наблюдается.