Файл: Алимарин, И. П. Качественный и количественный ультрамикрохимический анализ.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 15.10.2024

Просмотров: 79

Скачиваний: 1

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Эти трубки моют горячей концентрированной серной

кислотой,

дистиллированной

водой, затем

д в а ж д ы

дистиллированной во­

дой и спиртом. Трубки сушат и вытягивают в пламени

паяльной

горелки в капилляры, которые нарезают

на куски длиной 12—

15 см.

 

 

 

 

Кончик каждой бюретки оттягивают в кварцевой

микропечи.

Эта

печь п р е д с т а в л я е т ' собой

кварцевую

трубочку

диаметром-

2—3

мм, длиною

15—20 мм, обмотанную

6—7 витками нихро-

мовой проволоки

диаметром 0,3

мм, изолированную

асбестовой

нитью и вставленную в фарфоровый корпус-трубку длиной 10—

15 мм. Концы нихромовой обмотки длиной

10—15 мм

выводят

из трубки и з а ж и м а ю т в

клеммах-винтах,

к

которым

припая­

ны подводящие ток провода, идущие через

 

автотрансформатор

(ЛАТР - 1) и трансформатор

(120 В - > - 1 2 В )

к

сети переменного

тока.

Корпус печи крепят

в з а ж и м е штатива-рейки (рис. 65).

Д л я

оттягивания кончика капилляр 2 пропускают в печь 5, удер­

ж и в а я верхний конец капилляра в з а ж и м е 1 на штативе. Д л и н а

выходящей из печи части капилляра составляет длину

бюретки

(10—12

см), нижний

конец

капилляра

укрепляют

в з а ж и м е с

диском

4,

на который

помещают груз

5. Строго

под

нижним

з а ж и м о м располагают подставку 6 с круглым вкладышем,

имею­

щим мягкие края и отверстие, диаметр которого должен

быть

несколько

меньше диаметра

диска нижнего з а ж и м а .

З а ж и м ы

устроены аналогично з а ж и м у для укрепления пипетки в поршне­ вом приспособлении.

Включают

печь, разогревают ее докрасна, через некоторое

время капилляр, размягчаясь, под тяжестью груза

надает

вниз,

з а д е р ж и в а я с ь

на вкладыше подставки. Полученный

таким

обра­

зом капилляр

с оттянутым кончиком представляет

собой

бюрет­

ку. Ее освобождают из нижнего з а ж и м а , проверяют под микро­

скопом

равномерность внутреннего

диаметра и хранят в

цилиндре

с пришлифованной снаружи

крышкой.

Д л я работы капиллярная бюретка, как упоминалось выше, сообщается с уравнительным устройством или снабжается (по­ добно пипетке) поршневым приспособлением.

Титрование с использованием уравнительного устройства весьма сложно, само устройство довольно громоздко; затрудни­ тельна при этом и калибровка бюретки 1 7 . Бюретка, р а б о т а ю щ а я по принципу микропипетки в качественном ультрамикроанализе, напротив, удобна и проста в обращении. Возможность точной дозировки растворов такой бюреткой обеспечивается тем, что между микровинтом 1 (рис. 66) и держателем 3 помещен на­ жимной микрометр 2, подвижная часть которого работает как поршень в держателе . В этом случае некоторое число делений, отсчитываемое стрелкой циферблата микрометра при повороте винта, соответствует определенному объему раствора при за­ полнении или опорожнении бюретки, который легко установить, прокалибровав бюретку. Следует отметить, что диаметр поршня

122


на ж им н о го микрометра

должен

быть существенно

уменьшен

(до 1 мм и менее),

иначе

одному

делению

на

циферблате

будет

соответствовать слишком

большой объем

раствора в

бюретке.

К а л и б р о в к у

б ю р е т к и с

нажимным

микрометром

про­

водят следующим образом. На предметном столике микроскопа помещают в л а ж н у ю камеру, в которой находится мерный ка­ пилляр . В з а ж и м е правого манипулятора укрепляют бюретку с нажимным микрометром и забирают в нее из вспомогательного капилляра некоторый объем воды. В поле зрения микроскопа вводят мерный капилляр, подводят к его отверстию кончик бю­ ретки, надвигают капилляр на бюретку и вытесняют из нее в ка­

пилляр некоторое количество воды.

Выводят кончик

бюретки

из слоя воды в капилляре, записывают длину этого слоя

чис­

ле делений окулярного микрометра),

вновь погружают

в

него

г

Рис.

6 6 . Бюретка

с нажимным микрометром:

/ — микровинт;

2 — н а ж и м н о й

микрометр; 3—держатель бюретки. .

кончик бюретки и, продвигая поршень вперед, следят за движе ­

нием

стрелки циферблата нажимного

микрометра и

мениска

воды

в капилляре . Записывают число

делений, которые

прошла

стрелка циферблата, выводят кончик бюретки из слоя воды в капилляре и отмечают превышение его длины над длиной пер­ воначального слоя (в делениях окулярного микрометра) . Вновь вводят кончик бюретки в слой воды в капилляре, вытесняют в него новую порцию воды из бюретки, записывают положение стрелки циферблата микрометра, затем увеличение длины слоя воды. Эти операции повторяют 10—:15 раз, после чего из полу­

ченных данных вычисляют среднюю цену

деления

нажимного

микрометра,

в ы р а ж а я

ее сначала в числе

делений

окулярного

микрометра,

а затем

пересчитывая на единицу объема.

При калибровке надо внимательно следить за тем, чтобы в капилляр вода поступала только из цилиндрической части бю­ ретки,, а кончик оставался все время заполненным водой. Ка­ либруют бюретку в условиях титрования, вытесняя из нее воду в некоторый начальный объем воды в капилляре .

Приемы титрования

П р и ультрамикротитровании часто используют индикаторы, фиксированные на волокнах или осадках. Изменение окраски происходит на их поверхностях, это можно легко наблюдать в микроскоп. В частности, для ациди (алкали) метрического титро-

123


вания используют волокна шелка, окрашенного метиловым красным. Пр и титровании основания кислотой в качестве инди­

катора

с

успехом используют

т а к ж е смесь K I — К Ю 3

— крах­

мал 1 7 .

В

аргентометрическом

титровании используют

адсорб­

ционные

и н д и к а т о р ы 1 7 и,

в

частности дихлорфлюоресцеин

и

эозин. Д л я диспергирования

вводят декстрин. Удобно работать

и

с яркоокрашенными индикаторами, применяемыми в комплексо-

нометрни •6o-i62j

позволяющей определять

визуальным титро­

ванием большое

число элементов. Н и ж е в

периодической таб­

лице Д . И. Менделеева показаны элементы, определяемые ком-

плексонометрическим

титрованием.

 

 

 

 

 

 

 

 

1

11

Ш

I V

V

V I

V I I

 

V I I I

I

I I

H I

I V

V

V I V I I

0

н

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V

 

 

 

He

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

L i

Be

 

 

 

 

 

 

 

 

 

в

/•//,

 

о

F

No1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

• s. CI

 

Na

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Si

;?/

Ar

ЩШ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Щ

 

у/Л

Ca- -Sc- -TP - V -

 

Mn

 

Co- :Ni- Си

Zn

Gaz- Ge

Ж

Se

 

Kr

-ли

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

'///

 

 

 

 

 

 

 

Rh Ж-

 

CdJ

 

 

 

Те

 

Xe

Rb Sr- = Y = -Zr

Nb

 

Tc

Ru

 

 

Sn

Ш

 

 

 

 

W.

Cs f i - La:

K u

Та

 

Re

Os

Ir Pt

Au N

i l l : Eh

 

Po

At

Rn

Fr

Ra

Ac

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.1 А

И Т A Н О И J Ы

 

 

 

 

 

 

 

 

-Ce--

 

Ш

Pm Sm E\r

Gd ть-

Dy

 

Er

Tmh'b

Lu

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

\

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

А

К T II H О II

Л Ы

 

 

 

 

 

 

 

 

-Th- Pa

-U= Np •PiTAm Cm Bk

CF

Es

Fm Md

No

Lr

 

 

- прямое или обратное Визуальное титрование

-косвенное титрование (после Выделения элементов)

Ул ьт р а м и к ро т и т р о в а н ие обычно проводят в открытой с двух

сторон влажной камере, где на д е р ж а т е л е располагают микро­ сосуды с дистиллированной водой, титруемым и титрованным растворами, которыми сосуды заполняются с помощью микро­ пипетки, находящейся в микроманипуляторе. Вводят в поле зрения сосуд для титрования, вносят в него микропипеткой не­

который

малый

объем

воды

(в общем

случае — фонового рас­

т в о р а ) .

Затем в

слой

воды

(фонового

раствора) вводят кончик

бюретки, содержащей титруемый раствор. Определенный объем его добавляют, поворачивая винт поршня до тех пор, пока стрелка нажимного микрометра не переместится на соответ­ ствующее число делений; добавляют индикатор. Перемешивают

134


раствор с помощью вибратора (см. выше) . Затем бюретку вы­ водят из сосуда, ополаскивают, заполняют титрантом и вновь вводят в раствор. Д о б а в л я ю т титрант порциями, при перемеши­ вании, каждый раз отмеряя определенный его объем, контроли­ руемый по шкале ми-крометра. Удобно заполнять бюретку сразу

k таким объемом титранта,

чтобы оттитровать

раствор, не выводя

из него кончик бюретки для повторного ее заполнения.

Ультрамикроопределения

 

Титрование

основания

кислотой

В сосуде для титрования к 0,5 мкл 0,5 М раствора NaOH прибавляют бюреткой по 10 нл 0,1 М растворов иодида и иодата калия, а т а к ж е 50 нл 1%-ного раствора крахмала . Титруют 0,25 М раствором серной кислоты, добавляя ее бюреткой, выпол­ няющей одновременно роль вибрационной мешалки .

 

 

Аргентометрическое

 

тгьтрование

 

В

сосудах для титрования готовят

растворы:

 

 

1)

к 2,5 мкл 0,1 М раствора NaCl добавляют 50

нл

2%-ного

раствора

натриевой

соли

дихлорфлуоресцеина

и

0,25 мкл

2%-ного раствора декстрина;

 

 

 

2)

к 2,5 мкл 0,1 М раствора NaBr

добавляют 50

ил

2%-ного

раствора

эозина и 0,25

мкл

2%-ного раствора декстрина.

Титруют приготовленные растворы галогенидов 0,1 М рас­ твором AgN03, перемешивая струей азота. Конечную точку

устанавливают,

наблюдая

окраску

частиц

хлорида (бромида)

серебра в отраженном свете.

 

 

 

 

 

Окислительно-восстановительное

 

 

титрование

(по

собственной

окраске

 

 

титранта)

 

В капилляр

для

титрования вносят

пипеткой

около

1 мкл

2 н. раствора

H2SO4,

затем

отмеривают

микробюреткой

опреде­

ленный объем 0,1 н. раствора щавелевой

кислоты. Титруют при

перемешивании

0,1

н. раствором

КМПО4.

После

добавления

каждой порции титранта раствор нагревают с помощью элек­

трического

микронагревателя (его

подводят

к капилляру с про­

тивоположной

бюретке

стороны),

предварительно

выведя

из

раствора кончик

бюретки. З а т е м

нагреватель

отводят,

после чего

добавляют

следующую

порцию

титранта,

вновь нагревают

и

т. д. — до

конца титрования.

 

 

 

 

 

Комплексонометрическое

 

 

титрование61

 

Натрий хорошо определяется комплексонометрическим ультрамикротитрованием раствора его осадка с цинкуранилацетатом, вследствие четкого .изменения окраски индикатора.

126


В

мпкроконусе

из 1 мкл раствора, содержащего

0,2—0,3 мкг

Na,

выделяют

последний в

виде

осадка

N a Z n ( U 0 2 ) 3 -

• ( С Н 3 С О О ) э • 6 Н 2

0 ,

добавляя

5 мкл

насыщенного

раствора

цинкуранилацетата

и оставляя

стоять

3 ч. Осадок

отделяют

центрифугированием, промывают уксусной кислотой и эфиром (предварительно насыщенными натрийцинкуранилацетатом пу­

тем

встряхивания с тонконзмельченной солью, которую

затем

отфильтровывают), после чего растворяют в 1,52

мкл

воды,

добавляя 2—3 крупинки твердого (ЫБЦЬСОз

и 0,1—0,2 мкл 3 и.

раствора

N H 4 O H . Титруют 0,1 М раствором

Э Д Т А

с эриохром-

черным

Т на белом фоне, наблюдая невооруженным

глазом чет­

кое

изменение окраски.

 

 

 

§ 2. Электрометрические титрования и измерения

Визуальные ультрамикротитрнметрические определения имеют существенные погрешности вследствие трудности наблю­ дения изменения окраски индикатора в тонком слое раствора. Поэтому такие определения сложны и утомительны для экспери­

ментатора.

Весьма значительна

в

связи с этим роль объектив­

ной индикации

точки эквивалентности, которая исключает

ошибки, быстро

возрастающие

с

уменьшением количества ис­

следуемого

вещества. Д л я такой

индикации наиболее широко

применяют

электрометрические

методы 1 2 7 ' 1 6 3 .

Пользуясь различными капиллярными ячейками с малыми электродами, можно проводить потенциометрическое, дифферен­ циальное потенциометрическое, амперометрпческое, кондуктометрическое, поляризационное ультрамикротитрования, кулонометрические ультрамикроопределения. При этом титриметрически определяют доли микрограмма того или иного элемента, содер­ жащегося в нескольких микролитрах раствора. Использование электрохимического эксперимента в ультрамикроанализе позволяет получать надежные результаты с необходимой точ­ ностью.

Потенциометрическое титрование при / = 0

Возможности потенциометрической, весьма наглядной, индикации точки эквивалентности достаточно широки, так как практически для очень многих систем может быть найдена индикаторная пара электродов. Соответствующие ячейки, смо­ делированные для ультрамикроэксперимеита, могут быть ис­ пользованы при титровании малых объемов растворов.

~~

Аппаратура

Наиболее простой и в известной степени универсальной яв­

ляется пара

электродов: - платиновый электрод — стандартный,

каломельный

электрод сравнения. К а п и л л я р н а я ячейка, исполь-

126