Файл: Алимарин, И. П. Качественный и количественный ультрамикрохимический анализ.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 15.10.2024
Просмотров: 81
Скачиваний: 1
§2. Электролиз на ртутном катоде
Ваналитической химии широко используют электролиз на ртутном катоде, дающем возможность проводить выделение та ких металлов, которые не выделяются на платиновых электро
дах, например Сг, |
Fe, M a и др. Ртуть |
занимает |
особое место |
в |
|
качестве |
катодного |
материала . Она требует особой аппаратуры |
|||
и особой |
техники |
работы. Кроме того, |
процесс |
электролиза |
на |
ртутном катоде сопровождается интенсивным выделением пу зырьков газов и разогреванием раствора. Последние два об стоятельства создают затруднения при работе в ультрамикромасштабе.
Аппаратура
Электролиз на ртутном катоде п р о в о д я т 1 2 8 в открытом с обоих концов капилляре, что обусловлено интенсивным газо образованием во время процесса электролиза, вследствие чего раствор из обычного сосуда или конуса выталкивается .
|
|
|
|
|
б |
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 45. |
Ртутный |
микрокатод. |
|
|
|
|||
|
|
а — общий |
вид; б — в и д под |
микроскопом: |
|
|
||||
|
|
1—ртутный |
катод; |
2—платиновый |
ацод; 3 — капилляр |
|
|
|||
|
|
|
|
|
с раствором. |
|
|
|
|
|
Ртутный |
' катод |
изготовляют, |
электролитически |
покрывая |
||||||
ртутью |
платиновую |
вилку |
(см. |
рис. 44,6), |
с л у ж а щ у ю |
в этом |
||||
электролизе |
катодом |
(для |
чего |
необходимо |
оба шнура |
присо |
||||
единить к одной клемме) . |
В качестве электролита |
используют |
||||||||
раствор |
нитрата ртути (0,1 |
г в 0,05 мл |
азотной кислоты и 5,0 мл |
в о д ы ) . Анодом служит третья платиновая проволочка, присоеди
няемая таким |
ж е образом |
к другой |
клемме д е р ж а т е л я |
и рас |
полагаемая иа |
расстоянии |
0,5—1 мм |
над плоскостью |
ртутной |
капли. |
|
|
|
|
91
Электролитически ртуть на вилке выделяют в микроконусе,
продолжая электролиз до тех пор, пока не образуется |
капля |
||
ртути. |
|
|
|
С полученными таким образом электродами |
(рис. 45) |
выпол |
|
няют электролиз на ртутном катоде. |
|
|
|
Ток к аноду и катоду подводят от аккумулятора через штеп |
|||
сельный магазин |
сопротивлений. |
|
|
|
Приемы электролиза |
|
|
Во в л а ж н у ю |
камеру на д е р ж а т е л е помещают |
сосуды |
для не |
обходимых растворов и капилляр, открытый с обоих концов. Диаметр капилляра - электролизера должен быть таким, чтобы введенные электроды находились на некотором расстоянии от его стенок. Камеру располагают на предметном столике микро
скопа. В левом |
манипуляторе |
з а ж и м а ю т |
д е р ж а т е л ь электродов |
так, чтобы анод |
находился над катодом; |
в правом — поршневое |
|
приспособление |
с пипеткой. |
Сосуды наполняют необходимыми |
растворами, а затем переносят такое отмеренное количество их,
чтобы |
капилляр |
был заполнен на две трети (пустым должен |
|
быть участок капилляра, обращенный |
к пипетке). Поворачивают |
||
камеру |
открытой |
стороной к левому |
манипулятору. Н а б л ю д а я |
сначала невооруженным глазом, а затем в микроскоп, вводят в
капилляр-электролизер электроды, не погружая их в раствор. Подключают источник тока" и замыкают цепь, для этого надви гают капилляр на электроды до тех пор, пока электроды не дой дут до дальнего мениска раствора. За процессом электролиза наблюдают в микроскоп. Об окончании процесса судят по от рицательной реакции с соответствующим реагентом, после чего выводят электроды из раствора и отключают источник тока.
После выделения металла на |
ртутном |
катоде ртуть можно |
|
отогнать. Д л я этого, закоротив проволочку-анод |
с каплей-като |
||
дом, надо включить электродную |
систему |
в сеть, |
как микрона |
греватель (см. ч. I , гл. 2, § 2). Оставшийся |
после удаления ртути |
на вилке металл может быть растворен погружением в микро конус с соответствующим растворителем и обнаружен затем в растворе.
Разделение некоторых веществ |
|
||
Отделение |
ванадия |
от меди и |
железа |
Готовят растворы сульфатов меди и железа и раствор ванадата аммония в 2 и. серной кислоте.
Напряжение, при котором обычно проводят электролиз на ртутном катоде, не может быть рекомендовано для электролиза малых объемов, так как процесс при таком напряжении идет очень бурно, в результате чего в течение очень короткого вре мени весь раствор разбрызгивается и испаряется. Ванадий, отде-
92
л я ют от меди и железа при напряжении 3,8—3,4 В и силе тока 3,8—3,4-10"4 А, которые получают введением на магазине сопро тивлений соответствующего сопротивления. Электролиз выпол
няют, как описано выше, в открытом с двух |
концов |
капилляре. |
|
П р е к р а щ а ю т процесс, |
когда электролит с |
гексацианосрерра- |
|
т о м ( П ) и ( I I I ) калия |
дает отрицательную |
реакцию. |
В остав |
шемся электролите обнаруживают присутствие ванадия по
реакции с |
купферроном. |
|
|
|
|||
Таблица |
11. Отделение |
ванадия |
электролизом |
на ртутном |
катоде, |
||
имеющем поверхность 2 - Ю - 3 |
см 2 , при напряжении 3,8—3,4 В, |
||||||
силе |
тока |
3,8—3,4 • Ю - 4 А (время электролиза 15—20 мин) |
|||||
|
Электролит |
|
Продукты |
электролиза |
Осталось |
||
|
|
|
|
|
|
||
|
концентрация |
|
|
|
в растворе |
||
состав |
объем, |
|
масса, |
ванадия, |
|||
металла, |
состав |
ыкг |
|||||
мкл |
мкг |
||||||
|
мкг/мкл |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|||
CuSO., |
1 • t o - 3 |
0,3 |
Си |
0,3 |
|
||
FeSO., |
3- IО- '1 |
0,5 |
Fe |
0,15 |
0,15 |
||
N H 4 V 0 3 |
2- |
10~4' |
0,5 |
|
|
|
|
(H2 SO,) |
|
|
|
|
|
|
|
К 2 С г 2 0 7 |
2- Ю - ' 1 |
0,5 |
Cr |
0,1 |
0,1 |
||
NH4VO3 |
2- Ю - 4 |
0,5 |
|
|
|
(H s S0 4 )
Объемы растворов, масса вещества, с которыми проводят электролиз, и условия приведены в табл. П.-
Отделение ванадия от хрома
Электролиз проводят, как описано в предыдущем опыте, при напряжении 3,6—3,4 В и силе тока 3,6—3,4 - 10 - 4 А. Процесс
прекращают, когда |
раствор дает |
отрицательную реакцию на |
хром с дифенилкарбазидом . |
|
|
Объемы растворов, весовые количества веществ, с которыми |
||
проводят электролиз, |
и условия приведены в табл. 11. |
|
|
Г л а в а |
3 |
Р А З Д Е Л Е Н ИЕ ЭКСТРАКЦИЕЙ
Экстракцию широко применяют в аналитической химии для разделения элементов, а т а к ж е для повышения чувствительно сти реакций, сопровождающихся образованием окрашенных
93
с о е д и н е н и й 1 2 9 - 1 3 1 . В |
качестве |
экстрагентов |
используют органиче |
ские растворители, |
которые, |
как известно, |
быстро испаряются. |
При экстрагировании из малых объемов малыми количествами органических растворителей способность растворителей быстро испаряться приводит к некоторым техническим затруднениям. Это ограничивает применение экстракции в ультрамикроана - лизё. Тем не менее, прибегая к некоторым дополнительным прие
мам, |
можно |
выполнить |
экстрагирование и при работе с |
|
объемами |
Ю - 3 |
— Ю - 4 мл на предметном столике микроскопа. От |
||
метим, |
что |
более удобны |
для ультрамикроэксперимента раство |
рители, которые тяжелее воды, так как малый их объем изоли руется от окружающей атмосферы слоем водной фазы и тем самым предохраняется от быстрого испарения.
§ 1. Аппаратура
Небольшие объемы жидкостей можно экстрагировать, не применяя специальных приборов для этой операции. Если до статочно одной обработки растворителем, то экстракцию прово
дят |
в |
запаянном с одного |
конца капилляре диаметром 0у5— |
1,0 |
мм |
и длиной 2 с м 1 7 . Д л я |
перемешивания используют центри |
фугу. |
|
|
Если экстрагирование надо повторить несколько раз, то удобнее работать с микроконусом (рис. 46), который несколько
н2о
CH3C1 j .
Рис. 46. Микроконус для экстракции.
отличается от обычного. Экстракция проходит в узкой части
конуса. Изготовляют такой |
микроконус в пламени микрогорелки |
|||||
из к а п и л л я р а |
диаметром около |
1,5 мм, вытягивая его до |
диа |
|||
метра |
около |
0,5 мм. Затем |
на |
расстоянии |
приблизительно |
3— |
5 мм |
от перетяжки вытягивают |
полученный |
таким образом |
ка |
пилляр в палочку, которая служит ножкой микроконуса. Уча
сток |
капилляра диаметром 1,5 |
мм |
обрезают так, чтобы эта |
часть |
конуса имела длину 2—3 |
мм. |
Д л я перемешивания содер |
жимого такого микроконуса используют электровибратор, пред ставляющий собой обычный электрический звонок, с которого снят колпак. Расстояние между прижимной пластинкой кон такта и молоточком звонка устанавливают такое, при котором
вибрация молоточка почти не уловима глазом. |
На одной |
доске |
|
со звонком |
монтируют выключатель (кнопку). |
Включают |
элек |
тровибратор |
в сеть переменного тока, нажимают |
кнопку и подно- |
94
сят к вибрирующему молоточку капилляр с микроконусом. Воз никающей вибрации вполне достаточно для перемешивания рас твора в мпкроконусе.
§ 2. Выполнение экстракции
Во в л а ж н у ю камеру помещают д е р ж а т е л ь с необходимой по судой. Капилляр или микроконус для экстрагирования помещают еще в предохранительный капилляр с каплей вещества, служа щего экстрагентом в данном определении. Камеру располагают
на предметном |
столике микроскопа. В з а ж и м е правого манипу |
лятора крепят |
поршневое приспособление с пипеткой. |
Раствор, подлежащий экстрагированию, готовят в одном из конусов. Затем переносят этот раствор в капилляр или микроко нус для экстрагирования. В микроконусе раствор должен зани мать не более половины узкой части. Заполняют пипетку экстра
гентом из |
вспомогательного капилляра |
(см. ч. I , гл. 2, |
§ 2) и, |
как |
|||
можно быстрее, .вводят ее в капилляр |
или микроконус-экстрак |
||||||
тор. |
|
|
|
|
|
|
|
Если |
экстракцию |
проводят |
в к а п и л л я р е 1 7 , |
то, |
прибавив |
||
экстрагеит, капилляр |
вынимают |
из д е р ж а т е л я , |
запаивают |
от |
крытый конец и содержимое капилляра перемешивают центри
фугированием его с одного конца в другой, перевертывая |
для |
||
этого капилляр . Затем капилляр вскрывают и |
извлекают |
из |
|
него микропипеткой органическую фазу. |
|
|
|
Если экстракцию |
проводят в микроконусе, то |
растворитель |
|
из пипетки вносят так, чтобы слой растворителя |
оказался хотя |
||
бы под небольшим слоем раствора. |
|
|
|
Вводят экстрагеит |
по каплям, при этом капля |
до отрыва |
от |
кончика пипетки некоторое время должна контактировать с рас твором в разных участках. Затем "микроконус-экстрактор в пре дохранительном капилляре вынимают из камеры, з а п л а в л я ю т открытый конец капилляра и подносят его к электровибратору, касаясь вибрирующего молоточка тем участком капилляра, где находится раствор в микроконусе-экстракторе. После переме шивания микроконус переносят в центрифугу. В процессе цен трифугирования слои располагаются соответственно их плотно стям. Затем, сделав насечку на капилляре со стороны, к которой обращен открытый конец микроконуса, обрезают капилляр и возвращают его на д е р ж а т е л ь в камеру.
С помощью пипетки разделяют слои, экстракт переносят в другой микроконус. Водный слой, если этого требуют условия
определения, обрабатывают органическим |
растворителем |
вто |
||||
рой, |
третий |
и т. д. раз, объединяя |
затем экстракты. Извлечен |
|||
ный |
в органический растворитель |
элемент |
обнаруживают, |
если |
||
это возможно, по окраске. Можно |
т а к ж е удалить |
растворитель, |
||||
пользуясь |
способностью многих |
органических |
растворителей |