Файл: Алимарин, И. П. Качественный и количественный ультрамикрохимический анализ.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 15.10.2024
Просмотров: 82
Скачиваний: 1
уравновесив его закручиванием торзионноп нити, записывают
число делений шкалы, отвечающее массе эталона |
(с учетом ну |
||||
левой точки |
весов) . Вычисляют |
цену |
деления ш к а л ы . |
|
|
|
5 = |
7 Г - |
|
|
( 2 1 ) |
где Рат—масса |
эталона, мкг; Q 8 T — ч и с л о делений шкалы, |
отвечающее массе |
|||
эталона. |
|
|
|
|
|
Используя затем три разновески массой по |
1 мг, |
взвеши |
|||
вают к а ж д у ю из них в отдельности, |
вычисляют |
(при |
помощи |
найденной по эталону цены деления) точную их массу, затем
взвешивают все разновески вместе и, разделив |
сумму |
их масс |
|
на отвечающее ей число делений шкалы, подтверждают |
найден |
||
ную при взвешивании эталона цену деления во |
всем |
диапазоне |
|
нагрузки. |
|
|
|
Равномерность ш к а л ы проверяют, взвешивая |
последователь |
||
но одну и ту ж е разновеску в условиях постепенного |
увеличения |
общей нагрузки и вычисляя массу разновески в к а ж д о м интер вале.
Если |
в |
распоряжении |
экспериментатора нет эталонного раз |
|
новеса, |
то |
для |
определения цены деления ш к а л ы применяют |
|
один из |
трех косвенных |
методов.1 |
||
1. Различные |
малые |
объемы раствора соли (негигроскопич-" |
ной и строго определенного состава, например КС1) точно из вестной концентрации выпаривают в чашке весов досуха и взвешивают. Точность калибрования в этом случае составляет 0,1—0,2% и определяется точностью измерения очень малых объемов раствора и точностью определения концентрации исход ного раствора.
2. Взвешивают на обычных микровесах длинный кусок пла
тиновой проволоки строго равномерного диаметра |
(или |
кусок |
||||||||
фольги |
правильной |
ф о р м ы ) . |
Р а з р е з а ю т |
проволоку на |
короткие |
|||||
кусочки, |
считая, что |
масса кусочка |
пропорциональна |
|
длине |
его. |
||||
В случае фольги вырезают из нее несколько небольших |
прямо |
|||||||||
угольников |
и их длину и ширину измеряют под микроскопом. |
|||||||||
З н а я массу |
большого куска фольги, его площадь |
и |
площади |
|||||||
маленьких |
прямоугольников, |
вычисляют |
их массу, |
зависящую |
||||||
от размера . |
Кусочками проволоки |
или |
фольги пользуются |
как |
разновесами и строят калибровочный график. Результаты двух параллельных калибрований обычно совпадают с точностью
±0 , 5 % .
3.Н а чашку ультрамикровесов помещают крупинку чистого исходного для титриметрического анализа вещества (например, К2СГ2О7) и отмечают смещение коромысла. Затем навеску рас
творяют в малом объеме и титруют. По расходу титранта вы числяют величину навески. Повторяют эту операцию несколько раз и по полученным данным строят калибровочный график.
113
Использование ультрамикровесов |
||
Определение |
относительной |
плотности |
|
жидкости70 |
|
Малый объем |
жидкости помещают |
в стеклянный капилляр |
диаметром около 0,1 мм и емкостью около 0,3 мкл. К а п и л л я р
подвешивают |
на |
нить ультрамикровесов |
(могут |
быть |
использо |
||||||||
ваны |
весы |
с |
изгибающейся |
нитью) |
при |
помощи |
подвеса |
||||||
|
|
|
|
(рис. 61), сделанного из алюминие |
|||||||||
|
|
|
|
вой фольги толщиной около 0,1 мм. |
|||||||||
|
|
|
|
Сначала взвешивают пустой капил |
|||||||||
|
|
|
|
ляр, |
|
потом |
последовательно тот ж е |
||||||
|
|
|
|
капилляр с равными объемами во |
|||||||||
|
|
|
|
ды и исследуемой жидкостью. Част |
|||||||||
|
|
|
|
ное от деления массы жидкости на |
|||||||||
|
|
|
|
массу |
воды |
является |
относительной |
||||||
|
|
|
|
плотностью |
жидкости. |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
Капилляр заполняют |
водой и ис |
||||||||
|
|
|
|
следуемой |
жидкостью |
с |
помощью |
||||||
|
|
|
|
микропипетки на предметном столи- |
|||||||||
Рис. 61. Капилляр |
(/) на под- |
ке микроскопа, измеряя |
длину |
стол- |
|||||||||
весе (2) для взвешивания ма- |
бика |
по |
окулярной |
ш к а л е |
и |
вычис- |
|||||||
лого |
объема |
жидкости. |
л я я |
з |
а т е м |
о б ъ е м . |
Таким |
путем мо |
|||||
|
|
|
|
жет |
|
быть |
определена |
|
плотность |
||||
жидкостей с низким давлением пара, заметно |
не испаряющихся |
||||||||||||
во время взвешивания. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
Определение |
массы |
|
сухого |
|
остатка™ |
|
|
|||||
Отмеренный |
в мерном |
капилляре |
объем жидкости |
помещают |
во взвешенную тару и оставляют в эксикаторе до полного вы сыхания, после чего взвешивают на крутильных весах, как опи сано выше. Постоянство м'ассы сухого остатка определяют, по мещая сосуд (тару) с веществом в сушильный ш к а ф при 40— 50 °С на 10—15 мин, о х л а ж д а я и снова взвешивая . Все операции надо выполнять тщательно, в ограниченном замкнутом простран стве (вспомогательных сосудах) во избежание загрязнения тары или попадания во взвешиваемое вещество посторонних частиц, которые могут заметно изменить определяемую малую массу сухого остатка. Если сухой остаток получать выпариванием при нагревании, то результаты взвешивания будут заниженными, очевидно, вследствие уноса крупинок остатка парами жидкости.
ГГравиметрические определения
Необходимая точность гравиметрического ультрамикроопределения может быть обеспечена тщательной отработкой техники эксперимента в каждом конкретном случае и педантичным сле-
114
дованием всем методическим требованиям. Точность гравимет рических ультрамикроопределений лимитируется подготовитель
ными |
операциями. |
|
|
|
|
|
|
Число |
известных |
в |
ультрамикроанализе |
гравиметрических |
|||
методик |
невелико. |
Пользуясь |
модифицированными |
весами |
|||
Кирка 1 5 3 , |
определяют |
свинец, серебро, ртуть 1 4 2 , технеций |
и ре |
||||
ний 1 4 3 . Все химические |
операции |
проводят на |
предметном сто |
||||
лике |
микроскопа при помощи микроманипуляторов. Обязатель |
ные методические требования следующие: гидрофобизация пипетки и быстрое отмеривание реактивов, достаточно в л а ж н а я атмосфера в камере, соответствующая обработка капиллярных
конусов. Предварительными опытами по калибровке весов |
была |
установлена необходимость тройного отсчета при к а ж д о м |
взве |
шивании. |
|
Определение свинца. Выбирают два приблизительно уравновешивающихся микроконуса, помещают в капилляр и высуши
вают |
их 10 мин при 340 °С в нагревательном |
блоке. Затем |
акку |
|||
ратно |
переносят на д е р ж а т е л ь во в л а ж н у ю |
камеру. В один из |
||||
конусов вводят точно отмеренный в мерном |
|
капилляре |
объем |
|||
(около 200 нл) раствора, содержащий |
10 мкг свинца, добавляют |
|||||
равный объем 4 н. серной |
кислоты |
и затем |
центрифугируют. |
|||
Промывают д в а ж д ы осадок |
дистиллированной |
водой, заполняя |
ею конус почти полностью. Осадок при этом не взмучивают, а
оставляют в контакте с водой к а ж д ы й раз |
приблизительно на |
|
10 мин. Конус с осадком помещают в другой сушильный |
капил |
|
ляр и высушивают в нагревательном блоке |
10 мин при |
100 °С, |
а затем 30 мин при 330—340 °С. Взвешивают осадок |
PbS0 4 l |
|
уравновешивая тару другим микроконусом. |
|
|
Определение серебра проводят, о с а ж д а я |
его в виде хлорида, |
|
причем в качестве осадителя используют 0,5 |
н. соляную |
кислоту, |
в качестве промывного раствора — 0,01 н. азотную кислоту. Ме тодика определения идентична описанной для свинца.
Определение |
ртути(1) |
выполняют, |
получая осадок ее хло |
|
рида обработкой |
раствора |
0,5 н. соляной кислотой; |
промывная |
|
жидкость — вода. |
Техника |
выполнения |
аналогична |
описанной |
выше. Пустой микроконус |
высушивают |
10 мин при |
120 °С, оса |
д о к — 10 мин при 100 °С и 30 мин при 120 °С (при более высо кой температуре возможны потери).
Во всех случаях высушивание проводят при температуре, обеспечивающей удаление осадителя, полное отмывание кото рого могли-бы привести к заметным потерям определяемого ве щества.
Точность гравиметрического ультрамикроопределения 10 мкг свинца в виде сульфата, 10 мкг серебра и ртути в виде хлоридов составляет ± 1 до
определение |
технеция и рения |
(после их разделения) выпол |
нено на весах той ж е конструкции |
аналогичным образом. В каче |
|
стве осадителя |
использован при этом хлорид тетрафениларсония. |
115
В ыделя в шие ся осадки содержали около 2 мкг Тс и около 4 |
мкг |
Re. Коэффициенты вариации составляют при определении |
Тс |
4 , 1 % , R e - 2 , 5 6 % . |
|
§ 2. Флотационное взвешивание
Наряду с прямым определением массы малых количеств ве
щества существуют косвенные методы, основанные на |
вычисле |
|
нии |
массы по точно измеренным объему и плотности |
образца . |
Д л я |
этой цели успешно применяют «картезианский в о д д л а з » 2 3 . |
Рис. 62. Картезианский во- |
Рис. |
63. |
Схема |
ячейки |
долаз. |
для |
определения |
плот |
|
|
ности сферических микро |
|||
|
|
|
частиц: |
|
|
/ — прозрачная ячейка; 2 — |
|||
|
вкладыш; |
3 — препаратоводн- |
||
|
тель; |
4—микроскоп. |
В водолазе (рис. 62), погруженном в сосуд с жидкостью, имеется небольшой пузырек воздуха. Л ю б о е действие, которое приводит к изменению объема пузырька газа или общей массы водолаза, обнаруживается с высокой степенью чувствительности по возни кающим при этом перемещениям водолаза в вертикальном на правлении. Эти перемещения легко компенсируются изменением внешнего давления. Чтобы взвесить при помощи этого метода, сравнивают положения водолаза, нагруженного взвешиваемым телом, с положением, когда он нагружен разновеской.
Флотационное взвешивание в неорганическом анализе до сих пор не получило применения, однако этот способ можно ис пользовать в некоторых случаях, когда взвешиваемое вещество
не |
взаимодействует с применяющейся жидкостью. Более под |
||
робно с этим |
методом можно ознакомиться в монографии Кир |
||
ка |
2 3 . |
|
|
|
Плотность |
некоторых твердых |
тел по изменению положения |
мениска вязкой и труднолетучей |
жидкости в капилляре при по- |
116
гружении в нее твердого тела определяли Коренман и Фертельмейстер 1 5 7 .
Получил распространение метод определения плотности ве щества индивидуальных сферических микрочастиц по скорости их оседания в жидкости с последующим расчетом по закону Стокса 1 5 8 ' , 5 9 . Д л я этой цели используют специальные ячейки, наполненные вязкой жидкостью и располагаемые в поле зрения микроскопа. Наиболее рациональная методика таких определе ний, предусматривающая использование аппаратуры ультра
микроанализа, состоит |
в следующем 1 5 8 . Ячейку |
1 из органического |
||
стекла |
с вкладышем |
2 (рис. 63) закрепляют |
в |
препаратоводи- |
теле 3 |
горизонтально |
установленного микроскопа |
4 и заполняют |
медицинским вазелиновым маслом. Исследуемую микрочастицу,
находящуюся |
на предметном столике другого микроскопа |
т а к ж е в капле |
вазелинового масла, забирают в кончик микро |
пипетки, укрепленной в микроманипуляторе. Перенеся затем
микропипетку |
с частицей |
в манипулятор |
у ячейки, вводят кон |
чик пипетки |
в верхнюю часть канала вкладыша и, осторожно |
||
в р а щ а я винт |
поршневого |
приспособления, |
выталкивают частицу |
в канал . Скорость оседания частицы определяют по времени прохождения ею в рабочем объеме ячейки расстояния, соответ ствующего длине шкалы окулярного микрометра. Д л я получения более точных значений скорости оседания частицы такие опре
деления проводят на всем ее пути |
(до 10—12 р а з ) , передвигая |
ячейку препаратоводителем в поле |
зрения микроскопа по мере |
движения частицы. |
|
Г л а в а 2
Т И Т Р И М Е Т Р И Ч Е С К ИЕ МЕТОДЫ
Титриметрические определения нескольких микрограммов вещества, выполняемые в объемах несколько миллилитров, т. е. работа в микромасштабе со значительно разбавленными раство рами, как известно, имеет существенные н е д о с т а т к и 7 0 . М е ж д у тем такие ж е количества вещества могут быть определены с большей точностью, если из них приготовить растворы обычно титруемых концентраций (0,1—0,001 М). Д л я этого надо исполь зовать соответственно малые объемы (мкл), т. е. перейти к эксперименту в ультрамикромасштабе . Титриметрические мето ды в ультрамикроанализе широко применяют для определения содержания основных компонентов и элементов-добавок в иссле дуемом малом образце. Поскольку аналитические принципы
117