Fragment notatki:
POBIERANIE I PRZECHOWYWANIE PRÓBEK
mineralizacja- jest to rozkład próbki organicznej polegający na jej spaleniu (utlenieniu)
przeprowadzonej w celu oznaczenia w próbce składników mineralnych.
Stosujemy dwie metody mineralizacji:
a) mineralizacja na mokro inaczej w roztworze
b) mineralizacja na sucho (inaczej spopielenie)
ad a
Mamy substancję, którą roztwarzamy zwykle za pomocą kwasów mineralnych,
stężonych, utleniających. Masa próbki mineralnej na mokro, przy roztwarzaniu klasycznym
do kilku gramów, czas mineralizacji od 0,5h do kilku godzin. W przypadku mineralizacji ze
wspomaganiem energią mikrofalową w układzie zamkniętym, masa próbki do 1 g, czas
roztwarzania rzędu kilku minut.
ad b
Mineralizacja na sucho polega na spalaniu substancji w powietrzu, albo w tlenie, substancję
umieszczamy w parowniczce i ogrzewamy. Masa próbki może od kilkunastu do
kilkudziesięciu gram, aby zapobiec stratom lotnych składników próbki, zwilża się ją kwasem
siarkowym, czasami dodaje substancje alkaliczne np. NaOH, czasami zwilża się przez
dodatek roztworu siarczanu potasu lub azotanu wapnia, temp. spopielania wynosi z reguły od
300 do 500ºC.Spopielanie prowadzi się w sposób klasyczny lub przy użyciu energii
mikrofalowej, aparaturze z możliwością programowania etapów spopielania. Wadą procesu
spopielania jest możliwość straty pierwiastków takich jak: rtęć, kadm, ołów. Po spopieleniu
składniki próbki ługuje się wodą lub rozcieńczonym kwasem mineralnym.
Omówienie własności odczynników używanych w procesie roztwarzania:
W przypadku rozpuszczania substancji jonowych stosuje się wodę destylowaną. W przypadku
analizy śladowej rozpuszczalnikiem jest woda dejonizowana (demineralizowana) lub w
niektórych przypadkach woda podwójnie destylowana (redestylowana). W przypadku mycia
naczyń laboratoryjnych stosuje się wodę destylowaną. W przypadku analizy śladowej myje
się wodą dejonizowaną. Woda z kranu służy do wstępnego mycia lub mycia na zewnątrz.
Woda demineralizowana- jest otrzymana poprzez przepuszczenie jej przez kolumny z
jonitami (kationitami i anionitami ), nie zawiera praktycznie śladów metali.
HCl- kwas solny (chlorowodorowy)- stężony jest 38%, 12 M, temp. wrzenia ~110ºC, jest to
kwas nieutleniający, jego sole są lotne, jony chlorkowe tworzą łatwo kompleksy z metalami,
roztwarzanie za pomocą kwasu solnego prowadzimy w szklanych naczyniach. Kwas solny
powoduje korozję naczyń platynowych w obecności nawet dość słabych utleniaczy, kwas
chlorowodorowy stosuje się do roztwarzania minerałów węglanowych, niektórych rud
tlenkowych, takie jak rudy tlenków żelaza. Kwas solny roztwarza metale nieszlachetne (np.
Fe, Al, Zn), nie reaguje z metalami szlachetnymi. Reakcja z metalami szlachetnymi może
zajść tylko w obecności utleniaczy. Kwas solny roztwarza też minerały fosforanowe i
boranowe, niektóre minerały krzemianowe roztwarzają się w kwasie solnym z wydzieleniem
krzemionki.
HNO3- kwas azotowy- stężony to 67%, 15M, temp. wrzenia ok. 120ºC. Jest to kwas który jest
silnym utleniaczem, własności utleniające kwasu są tym silniejsze, im wyższe jest stężenie
kwasu i wyższa temperatura prowadzenia procesu. Kwas azotowy roztwarza metale
szlachetne takie jak: Hg, Ag, Cu, nie roztwarza złota, roztwarza też niemetale takie jak: Se,
Ge. Kwas azotowy powoduje pasywację (powierzchniową) takich pierwiastków jak: Al, Cr,
Fe. Sn, Sb roztwarzają się w kwasie azotowym z jednoczesnym wytrącaniem się kwasów
cynowego i antymonowego. Aby zapobiec wytrącaniu się osadów kwasu cynowego lub
antymonowego roztwarzanie prowadzi się w obecności winianów, które powodują powstanie
kompleksów antymonu i cyny. Kwas azotowy stosuje się do roztwarzania:
a) minerałów i rud siarczkowych
b) minerałów fosforanowych
c) niektórych minerałów i rud tlenkowych
d) roztwarzania metali szlachetnych i ich stopów.
Kwas azotowy nie roztwarza siarczku rtęci (II) HgS. Często stosuje się mieszaninę kwasów:
HCl
+
HNO3
3
:
1 - woda królewska
1
:
1
1
:
3
O takiej mieszaninie mówi się, że ma własności i utleniające i chlorujące (kompleksujące).
Mieszanina kwasu solnego i azotowego jest stosowana do roztwarzania minerałów i rud
siarczkowych, selenkowych, tellurkowych. Do roztwarzania metali szlachetnych, w tym
również złota, roztwarza też HgS.
H2SO4- kwas siarkowy- stężony to 96%, 18M, temp. wrzenia ok. 330ºC. Stężony kwas
siarkowy na gorąco jest silnym utleniaczem, rozcieńczony na zimno nie ma własności
utleniających i reaguje podobnie jak kwas solny. Kwas siarkowy jest używany do
roztwarzania metali, minerałów siarczkowych. Zaletą używania kwasu siarkowego do
roztwarzania jest ograniczenie strat związanych z lotnością metali i ich związków. Siarczany
w przeciwieństwie do chlorków są nielotne.
HClO4- kwas nadchlorowy (chlorowy VII)- stężony to 70%, 11M, temp. wrzenia ~200ºC.
Gorący, stężony jest bardzo silnym utleniaczem podobnie jak kwas siarkowy. Kwas
nadchlorowy jest skutecznym środkiem odwadniającym podobnie jak kwas azotowy nie
powoduje on powstawania kompleksów. Kwas nadchlorowy ma tendencję do powodowania
eksplozji w obecności substancji silnie redukujących. Kiedy działamy kwasem na substancje
organiczne, reakcje mogą przebiegać również w sposób wybuchowy. Z tego powodu kwas
nadchlorowy jest stosowany stosunkowo rzadko i przeważnie w mieszaninie z innymi
kwasami.
HF- kwas fluorowodorowy- stężony jest 42%, 22M, temp. wrzenia ~120ºC. Jest to kwas
nieutleniający, stosunkowo słaby, tzn. niecałkowicie zdysocjowany w roztworze wodnym:
H+ (H3O+), F-, HF2-, HF, kwas fluorowodorowy przechowuje się w naczyniach teflonowych
lub polietylowych, nie można go przechowywać w naczyniach ani szklanych, ani
kwarcowych, ponieważ reaguje z krzemionką, w końcowym etapie tworzy się lotny
tetrafluorek krzemu. Jony fluorkowe tworzą łatwo bardzo liczne kompleksy, które
charakteryzują się bardzo wysoką trwałością: BeF42-, AlF63-, FeF63-, TiF63-, maksymalna
liczba koordynacji wynosi 6, tworzenie kompleksów ułatwia roztwarzanie. Kwas
fluorowodorowy stosuje się głównie do roztwarzania minerałów glinokrzemianowych i
krzemianowych, jest to najskuteczniejszy środek do roztwarzania tych minerałów. Najczęściej
kwas fluorowodorowy stosuje się w mieszaninie z innymi kwasami, głównie kwasem
siarkowym. Jest dobrym środkiem do roztwarzania takich metali jak Ti, Zr, Hf, Ta, Nb.
H3PO4- kwas fosforowy- jest kwasem tlenowym ale nie ma właściwości utleniających.
Stosuje się go do roztwarzania czasami siarczków, do roztwarzania związków metali na
niskich stopniach utlenienia.
Zasady:
NaOH, KOH, - 20-22 (25%)- zasady sodowa i potasowa służą do roztwarzania:
a) glinu i jego stopów
b) takich niemetali jak As i Ge
c) tlenków metali amfoterycznych
Rozuszczalnik
METAL
Al, Be, Co, Cr, Fe, Mg, Mn, Ni, Pb (gorący, stężony), Sn, Th, ziemie rzadkie,
HCl
Zn
As, Ag, Be, Bi, Cd, Co, Cu, Hg, Mg, Mn, Mo, Ni, Pb, Th, V, ziemie rzadkie,
HNO3
Zn
As (gorący, stężony), Be, Bi, Co, Cr (rozcieńczony), Cu (gorący, stężony),
H2SO4
Fe, Hg, Mg, Mn (gorący, stężony), Ni, Pb (stężony), Sb (gorący, stężony),
Sn (gorący, stężony), Ti, V, Zn
Cr, ziemie rzadkie
HClO4
BANKOWE PYTANIE NA EGZAMINIE!!!
Napisać reakcje roztwarzania jakiegoś pierwiastka, związku, stapiania!!!
Rozkład próbek przez stapianie stosujemy w przypadku substancji chemicznych odpornych
na działanie stężonych kwasów i zasad, stapianie ma przewagę na procesem roztwarzania w
roztworze ze względu na dwa czynniki:
1) Temperatura prowadzenia procesu jest znacznie wyższa w przypadku stapiania niż
przy roztwarzaniu. Stapiamy w temperaturze kilkuset do tysiąca kilkuset ºC.
2) Stężenie w przypadku stapiania: stosujemy substancje stałe, czyli ich stężenie w
mieszaninie jest znacznie wyższe, aniżeli w przypadku reagentu w roztworze.
Jak wygląda procedura stapiania:
- stapianą substancję umieszczamy w tyglu, mieszamy z topnikiem, którego
dodajemy około 10-krotny nadmiar i ogrzewamy do uzyskania jednorodnego
roztworu. Topnik powinien być taki, aby nie powodował korozji tygla, również
temperatura stapiania zależy od materiału, z którego wykonany jest tygiel.
Stapianie- topienie kilku substancji w celu uzyskania ich stopu.
Topnik- substancja dodawana do innej substancji w celu obniżenia jej temperatury topnienia
lub przeprowadzenia w stop rozpuszczalny.
Rodzaje topników:
a) zasadowe (alkaliczne) np. węglan sodu, węglan potasu, mieszanina węglanu sodu i
azotanu sodu, ditlenek sodu- do stapiania substancji o charakterze kwasowym
(krzemiany, glinokrzemiany).
b) kwaśne- np. pirosiarczan potasu K2S2O7, wodorosiarczan potasowy KHSO4, tlenek
boru B2O3, wodorofluorek potasowy KHF2- do stapiania z substancjami o charakterze
zasadowym (TiO2, ZrO2).
Topniki mogą mieć właściwości utleniające, redukujące lub nie posiadać tych właściwości.
Symbol topnika
Właściwości Materiały, rudy, stopy Ilość topnika w
Materiał tygla
topnika
stosunku do
ilości substancji
stapianej
Na2CO3
zasadowy
krzemiany, fosforany,
6- 8 krotna
Pt, Fe, Ni
siarczany, tlenkowe
minerały wolframu i
molibdenu
Na2CO3 +
zasadowyrudy chromowe
8- 10 krotna
Pt, Fe, Ni
NaNO2 (1:10)
utleniający
Na2CO3 + KCN
zasadowy- tlenki metali cięzkich
3- 4 krotna
kwarc, porcelana
redukujący
(Pb, Cu, Sb, Bi),
metale szlachetne
(Ag, Au)
KHF2
kwasowyniobiany, tantalany,
8- 10 krotna
Pt
nieutleniający
cyrkoniany
PRZYKŁADOWE PYTANIE:
Podaj rodzaje topników i ich zastosowanie.
... zobacz całą notatkę
Komentarze użytkowników (0)