Аналитическая химия и физико-химические методы анализа - Лабораторный практикум (Коваленко Н.А. )

2.3 техника выполнения основных операций

Нагревание. Нагревать растворы в пробирках на электроплитке нельзя. Если реакция проходит при нагревании, то раствор (или рас- твор с осадком), находящийся в пробирке, помещают в водяную баню, заполненную кипящей водой. Воду в баню периодически добавляют, не допуская ее выкипания.

Упаривание растворов с целью их концентрирования или вы- паривания досуха и прокаливания сухого остатка проводится в фар- форовых чашках или фарфоровых тиглях. Перенесение сухого остатка в пробирку производится только после охлаждения чашки (иначе произойдет разбрызгивание!) путем ополаскивания ее небольшим ко- личеством воды или кислоты.

Осаждение. При проведении осаждения в пробирке исходный объем раствора не должен превышать 2 мл. После создания нужных условий (кислотность, маскирующий агент, температура) осадитель вводят по каплям и перемешивают содержимое пробирки стеклянной палочкой. Если осаждение используется для разделения или удаления ионов, то следует обязательно проверить полноту осаждения. Для это- го после центрифугирования к прозрачному раствору над осадком ос- торожно из пипетки добавляют 1–2 капли осадителя. Если раствор ос- тается прозрачным, то осаждение полное; если же раствор мутнеет, то проводят повторное добавление осадителя и после центрифугирова- ния системы вновь проверяют полноту осаждения. Если осаждение используется как реакция обнаружения иона, то объем раствора со- ставляет 2–3 капли, а выделившийся осадок после центрифугирования и промывания исследуется дополнительно.

Центрифугирование. Для отделения раствора от осадка в полумикроанализе используют не фильтрование, а центрифугирова- ние. Для центрифугирования обычно используют электрические цен- трифуги.

Коническую пробирку с раствором и осадком после нагревания на водяной бане и охлаждения помещают в одну из гильз центрифуги. В противоположную гильзу для равновесия помещают пробирку с во- дой. Центрифугу приводят в действие и центрифугируют в течение 1–

2 мин. Под действием центробежной силы осадок собирается на дне пробирки, а над ним остается прозрачный раствор – центрифугат. По окончании центрифугирования центрифугу останавливают, только после этого можно открыть крышку и извлечь пробирки. Осадок дол- жен находиться в виде плотного слоя на дне пробирки, на стенках

пробирки осадка не должно оставаться. Необходимо снова проверить полноту осаждения, как указано выше; если полнота осаждения не достигнута, осаждение и центрифугирование повторяют.

По окончании центрифугирования в центрифугат погружают конец  капиллярной пипетки и  медленно наклоняют пробирку, при этом пипетка под действием капиллярных сил заполняется жидко- стью. Кончик капилляра при этом не должен касаться осадка и взму- чивать его, пипетка не должна касаться стенок пробирки. Пипетку вынимают, и раствор из нее выпускают в другую пробирку. Таким об- разом отбирают весь раствор. Если полученный раствор не совсем прозрачен, его центрифугируют и снова отбирают пипеткой.

Промывание осадка. Осадок после отделения раствора пропитан им и содержит имевшиеся в растворе компоненты. Для достижения  полного  разделения  осадок  необходимо  промыть  2–3 раза. Для этого в пробирку добавляют 10–15 капель промывной жидкости (обычно – дистиллированной воды), тщательно перемешивают смесь стеклянной палочкой, помещают пробирку в водяную баню. После нагревания в течение 1 мин полученную смесь центрифугируют, центрифугат отделяют.

Растворение осадка. Растворение осадка производят для даль- нейшего анализа твердой фазы или при изучении свойств малораство- римого соединения. В первом случае необходимо предварительное центрифугирование и промывание осадка. Растворение осадка прово- дят, добавляя кислоту (щелочь, аммиак) небольшими порциями и пе- ремешивая  систему  стеклянной  палочкой.  Следует  избегать  очень

большого избытка растворяющего агента (например, кислоты), так как это приводит к увеличению объема (а следовательно, к разбавлению раствора) и необходимости в дальнейшем приводить систему к нуж- ному значению рН.

Выполнение пробирочных реакций. В пробирках проводят реакции идентификации веществ, связанные с образованием осадков, появлением, исчезновением или изменением окраски, а также реакции осаждения для разделения ионов.

В пробирку с помощью капиллярной пипетки вносят 2–3 капли анализируемого раствора и затем по каплям пипеткой, находящейся в капельнице с раствором реактива, добавляют раствор реактива в нуж- ном количестве. При необходимости реактив может быть внесен в твердом состоянии с помощью шпателя или стеклянной лопаточки.

При выполнении реакции нельзя касаться пипеткой из капельницы стенок пробирки, а также класть пипетку на стол во избежание за- грязнения реактива. Если же это произошло, пипетку следует тща- тельно вымыть и поместить в капельницу с реактивом. Для каждого реактива следует применять отдельную пипетку. Растворы перемеши- вают в пробирке стеклянной палочкой или слегка постукивая указа- тельным пальцем правой руки по нижней части пробирки. Совершен- но недопустимо закрывать пробирку пальцем и встряхивать ее в таком виде, при этом можно не только внести какое-либо загрязнение в со- держимое пробирки, но и повредить кожу пальца.

При проведении качественных реакций большое значение имеет регулирование и поддержание определенных значений рН.

Качественные реакции часто необходимо проводить при повы- шенной температуре.

Выполнение микрокристаллоскопических реакций. Прове- дение микрокристаллоскопических реакций требует особой аккурат- ности. Предметное стекло, на котором происходит реакция, должно быть чистым и сухим. На него наносят стеклянной палочкой (не пи- петкой!) каплю исследуемого раствора (нужное значение кислотности этого раствора и другие условия проведения реакции предварительно обеспечиваются в пробирке); рядом помещают каплю реагента (все реагенты для микрокристаллоскопии находятся около микроскопа). Затем стеклянной палочкой соединяют обе капли. Если реагент твер- дый, то маленькую его крупинку чистой стеклянной палочкой поме- щают на край капли исследуемого раствора. Кристаллы имеют пра- вильную форму, когда процесс их роста происходит медленно, поэто- му нагревание капли для испарения раствора (если это рекомендуется) нужно проводить осторожно, только до образования каемки. Если ка- пля выпарилась досуха – проба испорчена; реакцию делают заново. Рассматривать кристаллы под микроскопом можно спустя 1–2 мин и только после полного охлаждения предметного стекла. Тубус микро- скопа следует опустить так, чтобы объектив находился на расстоянии

0,5 см от предметного стекла, но ни в коем случае не касался капли, и, глядя в окуляр, медленно поднимать тубус до получения отчетливого изображения. Объектив микроскопа надо оберегать от попадания на него растворов.

Выполнение капельных реакций. Капельный анализ основан на использовании капиллярно-поверхностных свойств пористых тел, в частности  бумаги.  При  нанесении  реагента  на  бумаге  появляется

кольцо, окрашенное в соответствующий цвет. Адсорбция ионов на бумаге приводит одновременно к их концентрированию, что позволя- ет проводить обнаружение малых количеств вещества. Для проведе- ния капельных реакций используется пипетка с капилляром. Ее по- гружают в анализируемый раствор, дают жидкости подняться на 1–2 мм. Держа пипетку вертикально, плотно прижимают капилляр к фильтровальной бумаге, при этом образуется влажное пятно. Если жидкость растекается по бумаге, значит нанесена слишком большая капля, и опыт следует повторить. Изменение порядка нанесения на бумагу реагирующих веществ отмечается при описании соответст- вующей реакции.

Идентификация газообразных продуктов реакции. Для иден- тификации газов, выделяющихся при реакциях (NH3, CO2, SО2), ис- пользуют специальные приборы. Наиболее простым прибором являет- ся двухколенная пробирка. В одно колено прибора вносят небольшое количество сухого анализируемого вещества или несколько капель его раствора и прибавляют к нему несколько капель реактива, вызываю- щего выделение газа. В другое колено прибора предварительно поме- щают несколько капель реактива для идентификации газа. Прибор быстро закрывают пробкой. Выделяющийся газ, соприкасаясь с реак- тивом, вызывает помутнение реактива или изменение его окраски. Идентификацию газов можно проводить в так называемой «газовой камере», состоящей из двух часовых стекол. В этом случае несколько капель анализируемого раствора (или сухого анализируемого вещест- ва) и реактива помещают на часовое стекло, которое закрывают дру- гим часовым стеклом. Предварительно к вогнутой стороне второго стекла прикрепляют кусочек фильтровальной бумаги, смоченной рас- твором реактива, изменяющим окраску при взаимодействии с выде- ляющимся газом. При необходимости «газовую камеру» можно на- греть на водяной бане.

Для создания нужной кислотности прежде всего проверяют значение рН исходного раствора: для этого стеклянной палочкой (не пипеткой!) наносят каплю раствора на кусочек бумаги, пропитанной раствором универсального индикатора, и цвет появившегося пятна сравнивают с цветной шкалой этого индикатора. В зависимости от ре- зультата и необходимого значения рН в исследуемый раствор вводят кислоту или щелочь. В любом случае добавлять кислоту или щелочь следует по каплям, каждый раз перемешивая раствор стеклянной па- лочкой и обязательно вновь проверяя рН по индикатору. В некоторых случаях рекомендуется введение буферной смеси.

Выполнение холостого опыта. При проведении реакций обна- ружения (пробирочных и микрокристаллоскопических) полезно срав- нивать наблюдаемый эффект с результатом холостого опыта, в кото- ром использовались все те же реагенты в тех же условиях, что и в ос- новном, но в отсутствие определяемого иона. Заключение о наличии иона в системе можно делать лишь в том случае, если наблюдаемый эффект аналитической реакции (выделение осадка, появление окра- ски) гораздо интенсивнее, чем в холостом опыте.