Wybrane zagadnienia z chemii analitycznej - analiza jakościowa

62 Pages·2001·70.733 MB·Polish

by  Anna Kozłowska-Róg

SU i 624
Ryszard Gajerski
Anna Kozłowska-Róg
Stanisław Łabuś, Barbara Małecka
Andrzej Małecki, Marta Radecka
WYBRANE
ZAGADNIENIA
Z CHEMII
ANALITYCZNEJ
ANALIZA JAKOŚCIOWA
Pod redakcją
Anny Kozłowskiej-Róg
UCZ€LNIRN€ UJYDRUJNICnjUR NAUKOWO-DYDRK1YCZN6 KARKÓW 2001
1624 pozycja wydawnictw dydaktycznych
Spis treści
Akademii Górniczo-Hutniczej im. Stanisława Staszica w Krakowie
© Wydawnictwa AGH, Kraków 2001
ISSN 0239-6114
Redaktor Naczelny Uczelnianych Wydawnictw Wstęp ............................................................................................................................................ 5
Naukowo-Dydaktycznych: prof. dr hab. inż. Andrzej Wichur
Przepisy porządkowe i regulamin BHP obowiązujący w laboratorium chemicznym.
Z-ca Redaktora Naczelnego: mgr Beata Barszczewska-Wojda Pierwsza pomoc w nagłych wypadkach................................................................................ 6
Recenzent: dr hab. Agnieszka Pattek-Janczyk 1. Wprowadzenie do praktycznej jakościowej analizy chemicznej .......................... 9
Stanisław Łabuś, Andrzej Małecki
1.1. Przedmiot analizy chemicznej ....................................................................... 9
1.2. Skala metod analitycznych............................................................................ 11
1.3. Sprzęt laboratoryjny w analizie jakościowej ................................................. 12
1.4. Odczynniki analityczne .................................................................................. 16
2. Analiza kationów .............................................................................................................. 21
Anna Kozłowska-Róg, Andrzej Małecki, Marta Radecka
2.1. Podział kationów ............................................................................................ 21
2.2. Kationy I grupy analitycznej .......................................................................... 22
2.3. Kationy II grupy analitycznej ........................................................................ 28
2.4. Kationy III grupy analitycznej ....................................................................... 43
2.5. Kationy IV grupy analitycznej ....................................................................... 52
2.6. Kationy V grupy analitycznej ........................................................................ 56
2.7. Analiza mieszaniny kationów ........................................................................ 60
3. Analiza anionów ............................................................................................................... 67
Ryszard Gajerski, Barbara Małecka, Andrzej Małecki
Projekt okładki i strony tytułowej: Beata Barszczewska-Wojda
3.1. Próby wstępne ............................................................................................... 69
Opracowanie edytorskie: Danuta Hamik 3.2. Reakcje z rozcieńczonymi kwasami ............................................................. 70
3.3. Reakcje z AgNO i BaCl ............................................................................. 71
Korekta: Danuta Harnik 3 2
3.4. Reakcje ze stężonym H SO ....................................................................... 74
2 4
Skład komputerowy: B. U. K. „JaPiDa” 3.5. Reakcje charakterystyczne anionów ............................................................ 75
30-122 Kraków ul. L. Rydla 15/38 3.5.1. Aniony I grupy ................................................................................... 75
3.5.1.1. Jony: metaboranowy BO , czteroboranowy BO “ ......... 75
2 4 2
Redakcja Uczelnianych Wydawnictw Naukowo-Dydaktycznych 3.5.1.2. Jon węglanowy CO|~ .......................................................... 76
al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków
3.5.1.3. Jon szczawianowy CO “..................................................... 77
tel. [phone], tel./fax [phone]
3.5.1.4. Jon krzemianowy SiO ~ ...................................................... 78
3
3
3.5.1.5. Jon fosforanowy PO3” ......................................................... 79
3.5.1.6. Jon arsenianowy(III) AsO3” .............................................. 81
3.5.1.7. Jon arsenianowy(V) AsO^" ................................................ 83
3.5.1.8. Jon siarczanowy(IV) SO3” ................................................. 84
3.5.1.9. Jon tiosiarczanowy SO2” ................................................... 85
2
3.5.1.10. Jon siarczanowy(VI) SO " ................................................. 87
4
3.5.1.11. Jon fluorkowy F” ................................................................. 88 Wstęp
3.5.1.12. Jony: chromianowy(VI) CrO ~ ,
4
dwuchromianowy(VI) CrO2" ................................. 89
2
3.5.2. Aniony II grupy................................................................................... 91
3.5.2.1. Jon winianowy C H Og” ..................................................... 91
4 4
3.5.2.2. Jon siarczkowy S2" ............................................................... 92 Skrypt ten przeznaczony jest głównie dla studentów I roku Wydziału Inżynierii
3.5.2.3. Jon chlorkowy Cl"................................................................ 92 Materiałowej i Ceramiki Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie. Jego układ i za­
3.5.2.4. Jon chloranowy(I) CIO” ...................................................... 94 wartość są ściśle powiązane z wiadomościami przekazywanymi na wykładach z chemii
3.5.2.5. Jon bromkowy Br” ............................................................... 95 ogólnej i nieorganicznej, a także podczas ćwiczeń laboratoryjnych z tego przedmiotu.
3.5.2.6. Jon jodkowy I”...................................................................... 96 W założeniu, w wielu przypadkach zawartość skryptu przekracza ramy materiału obo­
3.5.2.7. Jon cyjankowy CN” .............................................................. 97 wiązkowego, czyniąc z niego podręcznik użyteczny zarówno dla osób mało doświadczo­
3.5.2.8. Jon tiocyjanianowy SCN" .................................................... 97 nych, świeżo wprowadzanych w zagadnienia analizy jakościowej, jak również dla tych,
3.5.2.9. Jon sześciocyjanożelazianowy(II) [Fe(CN) ]4” ................. 99 które chcą swoją wiedzę w tym zakresie poszerzyć. Z tego względu omówiono tu pod­
6
3.5.2.10. Jon sześciocyjanożelazianowy(III) [Fe(CN) ]3"................ 99 stawowy sprzęt laboratoryjny i sposób posługiwania się nim oraz przedstawiono meto­
6
3.5.3. Aniony III grupy.................................................................................. 100 dykę umożliwiającą jakościowe oznaczanie najbardziej rozpowszechnionych kationów
3.5.3.1. Jon octanowy CH3COO” .................................................... 100 i anionów, zarówno dla przypadku substancji prostych, jak i mieszanin.
3.5.3.2. Jon azotanowy(III) NO .................................................... 101
2
3.5.3.3. Jon azotanowy(V) NO3 ...................................................... 102 Autorzy
3.5.3.4. Jon chloranowy(V) CIO3 .................................................... 103
3.5.3.5. Jon chloranowy(VII) CIO4 ................................................. 104
3.5.3.6. Jon manganianowy(VII) MnO ........................................ 105
4
3.6. Analiza mieszaniny anionów ........................................................................ 106
3.6.1. Analiza mieszaniny anionów nie zawierających kationów
I-IV grupy analitycznej oraz kationu Mg2+ ..................................... 107
3.6.2. Analiza mieszaniny anionów w roztworach zawierających kationy
metali ciężkich..................................................................................... 112
4. Analiza ciał stałych .............................................................................................. 115
Ryszard Gajerski, Andrzej Małecki
4.1. Próby wstępne ................................................................................................ 115
4.2. Rozpuszczanie próbki ................................................................................... 117
4.3. Analiza minerałów......................................................................................... 120
4.4. Analiza stopów metalicznych........................................................................ 121
literatura
123
5
11 Podczas ogrzewania cieczy w probówce nad palnikiem należy lekko wstrząsać pro­
bówką, aby nie dopuścić do przegrzania cieczy. Wylotu probówki nie wolno kiero­
wać na siebie ani na sąsiada.
Przepisy porządkowe i regulamin BHP 12. Cieczy palnych nie wolno ogrzewać nad palnikiem.
obowiązujący w laboratorium chemicznym. 13. Nie wolno ogrzewać zamkniętych naczyń.
Pierwsza pomoc w nagłych wypadkach 14 Flaszki i słoje z odczynnikami przeznaczonymi do ogólnego użytku należy odsta­
wiać na wyznaczone miejsce natychmiast po użyciu. Nie wolno wsypywać, względ­
nie wlewać z powrotem do tych naczyń resztek nie zużytych odczynników. Zużyte
odczynniki należy wylewać do zlewu, spłukując obficie wodą.
15. Stężonych kwasów lub zasad nie wolno wlewać do rozgrzanych cieczy i naczyń.
Każda z osób przed przystąpieniem do ćwiczeń laboratoryjnych musi być przeszko­
16. Stężone kwasy i zasady wolno rozcieńczać wyłącznie przez dodawanie kwasu lub
lona w zakresie przepisów porządkowych i przepisów BHP obowiązujących w pracowni
ługu do wody - nigdy odwrotnie.
chemicznej oraz udzielania pierwszej pomocy w nagłych wypadkach. Osoby przeszko­
17. Roztwory zawierające stężone ługi lub kwasy, lub roztwory, z których wydzielają
lone muszą złożyć pisemne oświadczenie o jego odbyciu.
się gazy, wolno wylewać wyłącznie do zlewu umieszczonego pod czynnym dygesto-
rium, spłukując je obficie wodą.
Przepisy porządkowe i regulamin BHP
18. Płynów żrących i szkodliwych dla zdrowia nie wolno pipetować ustami. Do tego
1. W czasie pracy w laboratorium chemicznym obowiązkowe jest noszenie odzieży celu należy używać odpowiednich narzędzi.
ochronnej (fartuch). 19. Wszystkie urządzenia elektryczne muszą być użytkowane zgodnie z instrukcją. Za­
bronione jest włączanie do sieci urządzeń elektrycznych z uszkodzoną izolacją. Nie
2. W pomieszczeniach laboratoryjnych zabronione jest jedzenie oraz palenie tytoniu.
wolno korzystać z uszkodzonych gniazd sieciowych oraz używać przewodów nie-
W czasie ćwiczeń w pracowni obowiązuje spokój. Nie należy biegać, prowadzić
izolowanych i bez wtyczek nawet przy niskich napięciach.
głośnych rozmów, ani przyjmować odwiedzin osób postronnych.
20. Przed wyjściem z pracowni należy sprawdzić:
3. Pobyt i praca w laboratorium dozwolona jest jedynie w obecności asystenta. W pra­
- czy jest posprzątany i wytarty stół laboratoryjny,
cowni nie wolno przebywać poza godzinami ćwiczeń.
- czy są zakręcone krany wodociągowe,
4. Nie wolno wykonywać eksperymentów i prac nie wchodzących w zakres ćwiczeń. - czy są pogaszone palniki i zakręcony dopływ gazu,
- czy butelki z odczynnikami ustawione są zgodnie z numeracją,
5. Przed przystąpieniem do pracy sprawdzić czy wyciągi działają poprawnie.
- czy zostały wyłączone urządzenia elektryczne i oświetlenie.
6. Doświadczenia, w czasie których wywiązują się szkodliwe pary lub gazy, należy wy­
konywać tylko pod czynnym wyciągiem. W razie potrzeby należy stosować sprzęt Pierwsza pomoc w nagłych wypadkach
ochronny: okulary, rękawice gumowe, maski. Rany cięte. Miejsca skaleczone spłukać silnym strumieniem wody wodociągowej.
7. Nie wolno używać naczyń pękniętych lub uszkodzonych. Odkazić ranę 3% roztworem wody utlenionej. Sprawdzić, czy w ranie nie tkwią
kawałki szkła. Założyć opatrunek. Przy silnych skaleczeniach udać się do lekarza.
8. Substancji chemicznych nie wolno dotykać rękami; do nabierania substancji sta­
- Oparzenia. Przy lekkim oparzeniu miejsce oparzone przemyć zimną wodą lub al­
łych używać łyżeczki. W przypadku bezpośredniego kontaktu z odczynnikami na­
koholem etylowym. Przy silniejszych oparzeniach udać się do lekarza.
leży ręce niezwłocznie spłukać wodą.
- Oparzenie skóry kwasami lub zasadami. Miejsca oparzone kwasem spłukać dużą
9. Nie wolno próbować smaku odczynników ani roztworów wydanych jako zadania
ilością wody, a następnie roztworem wodorowęglanu sodowego lub amonowego.
do analizy.
Miejsca oparzeń spowodowane ługiem również przemyć wodą, a następnie rozcień­
10. Przed zapaleniem palnika należy sprawdzić, czy wąż gumowy nie jest uszkodzony i do­ czonym (1%) roztworem kwasu octowego.
brze podłączony. Gdy płomień „przeskoczy”, należy palnik natychmiast zgasić. Po­ Oparzenia jamy ustnej kwasami łub zasadami (np. przy pipetowaniu). Jamę ustną
nowne zapalenie jest możliwe po ostygnięciu palnika i regulacji dostępu powietrza. przepłukać obficie wodą, a następnie, w przypadku oparzenia kwasem - zawiesiną
6 7
MgO, zaś w przypadku oparzenia zasadą - silnie rozcieńczonym roztworem kwasu
octowego. Przy poważnych oparzeniach udać się do lekarza.
Zanieczyszczenia oczu płynem lub sproszkowaną substancją. Oczy przemyć wodą
1. Wprowadzenie
z tryskawki lub wodą nalaną do specjalnego kieliszka i natychmiast, w każdym
przypadku, udać się do lekarza. do praktycznej jakościowej analizy chemicznej
Zatrucie gazami trującymi lub żrącymi. Zatrutemu udostępnić dopływ świeżego
Stanisław Łabuś, Andrzej Małecki
powietrza i wezwać lekarza.
Omdlenia. Udostępnić dopływ świeżego powietrza, rozluźnić odzież, podać do
wąchania roztwór amoniaku na wacie.
Zapalenie się odzieży lub włosów od palnika gazowego. Poszkodowanego okryć
kocem wykonanym z tkaniny ognioodpornej i stłumić płomień, a następnie zapro­ 1.1. Przedmiot analizy chemicznej
wadzić pod prysznic. Przy zapaleniu się odzieży z tworzyw sztucznych nie okrywać
kocem tylko zdzierać ubranie. Chemia analityczna jest nauką zajmującą się formułowaniem praw, kryteriów
Porażenie prądem. Osoba, która ratuje powinna odciąć źródło prądu od porażo­ i metod umożliwiających ustalanie z określoną czułością, precyzją i dokładnością, jako­
nego (pamiętać o izolacji elektrycznej kończyn). Wezwać lekarza. ściowego i ilościowego składu substancji. Definicja ta wskazuje na dwoistość chara­
kteru chemii analitycznej: praktyczny, związany z ustalaniem pierwiastkowego lub fazo­
UWAGA! W każdym przypadku studenci pracujący najbliżej poszkodowanego
wego składu substancji oraz podstawowy, związany z opracowywaniem nowych metod
udzielają mu pierwszej pomocy powiadamiając równocześnie o wypadku pracownika
badawczych.
prowadzącego zajęcia. W przypadkach cięższych należy niezwłocznie wezwać pomoc
lekarską. W chwili obecnej chemia analityczna jest nauką interdyscyplinarną o bardzo szero­
kim zakresie zastosowań, związanych głównie z kontrolą przebiegu procesów technolo­
gicznych.
Całość zagadnień związanych z pojęciem chemii analitycznej można podzielić na
dwa podstawowe działy:
1) analizę jakościową,
2) analizę ilościową.
Analiza jakościowa podaje sposoby wykrywania pierwiastków chemicznych (lub
jonów) z jakich składa się substancja, natomiast analiza ilościowa dotyczy sposobów
oznaczania zawartości pierwiastków wchodzących w skład mieszanin lub związków che­
micznych.
Ze względu na istotne różnice w fizycznych i chemicznych właściwościach związ­
ków organicznych i nieorganicznych, również metody stosowane podczas ich analizy róż­
nią się bardzo między sobą. Różnice te dotyczą zwłaszcza analizy jakościowej. Konic
czne jest zatem wprowadzenie podziału na analizę jakościową i ilościową związków oi
ganicznych i nieorganicznych. Niniejsze opracowanie obejmuje jedynie część zagadnień
związanych z analizą jakościową związków nieorganicznych.
Ze względu na metody wykorzystywane w analizie chemicznej można dokomu |e|
podziału na analizę klasyczną oraz instrumentalną. W analizie klasycznej wykonv.iu|>
się głównie metody oparte na reakcjach chemicznych. Rozróżniamy tutaj reakcji pi. •
biegające na drodze „suchej” lub „mokrej”.
9
reakcje przebiegające z wydzieleniem gazów, np.:
Reakcje na drodze suchej
Przez reakcje te rozumiemy przemiany zachodzące w związkach chemicznych pod­ SOf’ + 2H+ = SO ? + H O
2 2
czas ogrzewania ich w wysokich temperaturach. Można tu wyróżnić trzy typy reakcji,
polegające na stapianiu badanej substancji z odpowiednimi stałymi topnikami, otrzy­
NH + OH" = NH T + H O
4 3 2
mywaniu „pereł” boraksowych lub fosforanowych, bądź też barwieniu płomienia pal­
nika gazowego. Spośród wymienionych metod najczęściej wykorzystywana w analizie
Ponadto wśród reakcji analitycznych można wyróżnić reakcje:
jakościowej jest ta ostatnia. Wykorzystuje się tutaj zjawisko dysocjacji termicznej lot­
- selektywne (odczynniki selektywne reagują z ograniczoną grupą jonów),
nych soli niektórych metali i wzbudzeniu ich kationów. Sole takie, po umieszczeniu ich
specyficzne (odczynniki specyficzne reagują wyłącznie z określonym jonem).
w nieświecącej strefie palnika gazowego, barwią jego płomień na różne kolory (podroz­
dział 4.1). W metodach stosowanych w analizie instrumentalnej wykorzystywane są zjawiska
fizyczne, związane z obecnością w analizowanej substancji atomów, jonów, cząsteczek
Reakcje na drodze mokrej czy faz określonego rodzaju. W wielu przypadkach, za pomocą metod instrumental­
W ten sposób określa się reakcje zachodzące pomiędzy roztworami zawierającymi nych można otrzymywać jednocześnie wyniki jakościowe i ilościowe, co znacznie upra­
substancję badaną i roztworami odpowiednich odczynników analitycznych. Stała prób­ szcza i przyspiesza kompleksową analizę substancji. W zależności od rodzaju zastoso­
ka analizowanej substancji musi być wstępnie rozpuszczona w wodzie łub roztworzona wanej metody analizy instrumentalnej wykorzystuje się różne źródła sygnału analitycz­
w kwasie (najczęściej chlorowodorowym, azotowym(V) lub ich mieszaninie). W celu nego, które pozwalają na uzyskiwanie informacji o analizowanej próbce. Przykładowo,
zapewnienia wysokiej precyzji oznaczeń woda stosowana jako rozpuszczalnik w analizie metody spektrograficzne polegają w ogólności na rejestracji promieniowania o długości
chemicznej musi posiadać klasę czystości wody destylowanej. Reakcje wykorzystywane fali charakterystycznej dla danego pierwiastka, emitowanego przez odpowiednio wzbu­
dzoną próbkę. Do wzbudzenia próbek ciekłych wykorzystuje się płomień palnika ga­
podczas analizy jakościowej są dobierane w ten sposób, aby:
zowego (fotometria płomieniowa), substancje gazowe można łatwo wzbudzić przez
- zachodziły przy małych stężeniach analizowanego jonu (duża czułość); zastosowanie wysokonapięciowych wyładowań elektrycznych w próbce umieszczonej
przebiegały możliwie szybko, dając produkt łatwy do obserwacji (strącenie barw­ w szklanej rurce (rurka Geisslera), natomiast próbki stałe wzbudza się zazwyczaj w lu­
nego osadu, zmiana barwy roztworu, wydzielanie gazu); ku elektrycznym. Pomiar długości fali promieniowania emisyjnego umożliwia identyfi­
- zachodziły wyłącznie w obrębie znanej grupy jonów. kację pierwiastków wchodzących w skład analizowanej próbki, podczas gdy intensyw­
Wymagania takie powodują, że z dużej liczby znanych reakcji chemicznych tylko ność promieniowania pozwala na ich ilościowe oznaczenie.
część znajduje zastosowanie w analizie jakościowej. Reakcje spełniające powyższe kry­
teria nazywamy reakcjami analitycznymi. Reakcje analityczne można podzielić na na­ 1.2. Skala metod analitycznych
stępujące grupy:
- reakcje strącania osadów, np.: Masa analizowanej próbki stanowi podstawę podziału analizy zwanej skalą analizy
lub skalą metod analitycznych. Określenie to dotyczy zbioru metod analitycznych,
Cd2+ + S2~ = CdSl-
uporządkowanych zgodnie z malejącą masą próbki. Podział ten przedstawiony w tabeli 1.1.
Sr2+ + CO2” = SrCO i
3
Tabela 1.1. Podział metod analitycznych w zależności od wielkości próbki
- reakcje utleniania-redukcji, np.:
Nazwa metody masa próbki, g
AsO|~ + I + H O = AsO3~ + 2F + 2H+
2 2 4 Makrometoda, metoda decygramowa > nr1
2Mn2+ + 5PbO + 4H+ = 2MnO; + 5Pb2+ + 2H O Pólmikrometoda, metoda centygramowa 10“' +10"2
2 2
itr2 +io-3
Mikrometoda, metoda miligramowa
- reakcje tworzenia związków koordynacyjnych, np.: Ultramikrometoda, metoda mikrogramowa 10-3 + KT6
Hgl + 21- = [Hgl ]2~ Submikrometoda, metoda nanogramowa 10-6 +10-9
2 4
1 Subultramikrometoda, metoda pikogramowa 10~9 -r-10~12
AgCl + 2NH aq = [Ag(NH ) ]+ + CF
3 3 2
>
10 11
został ustalony przez Komisję Metod Mikrochemicznych i Analizy Śladowej Wydziału powierzchni niewielkie wgłębienia. W zagłębieniach tych umieszcza się po kilka kropli
Chemii Analitycznej Międzynarodowej Unii Chemii Czystej i Stosowanej {International analizowanego roztworu, a następnie dodaje niewielkie ilości odpowiednich odczynni­
Union of Pure and Applied Chemistry - IUPAC). ków analitycznych, obserwując efekt zachodzącej reakcji. Podobną rolę spełnia szkieł­
W tabeli 1.1, obok nazw potocznych podano również nazwy zalecane przez IUPAC, ko zegarowe (rys. 1.2).
wynikające z dolnej granicy masy analizowanej próbki. Zgodnie z układem SI, podwie-
lokrotności jednostek miar można wyrażać przez dołączanie do nazw lub oznaczeń jed­ a) b) c)
nostek miar odpowiednich przedrostków.
decy- oznacza: 10 jednostki miary, np.: 1 dg = io-'g
centy- 10-2 1 cg = io-2
g
mili- 10’3 1 mg = 10'3 g
mikro- 10-6 1 pm = 10*6 g
nano- itr9 1 ng = io-9g
piko- kt12 1 Pg = 10-12j
1.3. Sprzęt laboratoryjny w analizie jakościowej
Pod pojęciem sprzęt laboratoryjny będziemy rozumieć różnego rodzaju urządze­
nia i aparaturę oraz szkło laboratoryjne stosowane w analizie chemicznej. Zapotrzebo­
wanie na sprzęt wykorzystywany w klasycznej analizie chemicznej uzależnione jest
w dużym stopniu od ilości analizowanej próbki oraz rodzaju przeprowadzanej czynno­
ści analitycznej. Poniżej przedstawiono krótką charakterystykę najczęściej wykorzysty­
wanego sprzętu laboratoryjnego przyjmując dla analizy jakościowej jako zasadę skalę
półmikrometody, polegającą na badaniu próbki wyjściowej, zawierającej 0,1 <-0,01 g Rys. 1.1. Typy probówek: a) probówki zwykłe; b), c) probówki analityczne (do wirówek)
oznaczanej substancji.
Probówki
Probówki szklane przeznaczone są w analizie jakościowej głównie do wykonywania
reakcji charakterystycznych (tj. reakcji identyfikujących dany pierwiastek lub jon) na
niewielkich ilościach roztworów. W zależności od ich przeznaczenia mogą się one róż­
nić pomiędzy sobą zarówno pojemnością, jak i wyglądem (rys. 1.1). Do chwilowego
przechowywania roztworu analizowanej próbki można posłużyć się dowolną probówką,
podczas gdy do czynności wirowania stosujemy jedynie probówki o odpowiednim
kształcie (rys. 1 .lb, c). Analizę przeprowadza się, badając reakcję kilku kropel analizo­
wanego roztworu (tzw. próbki pierwotnej) z odpowiednimi odczynnikami analitycz­
nymi. Ze względu na niewielkie ilości stosowanych reagentów pojemność probówek nie
powinna przekraczać 10 cm3. Probówki wraz z zawartością można ogrzewać bezpośred­ Rys. 1.2. Płytka porcelanowa z wgłębieniami i szkiełko zegarowe
nio w płomieniu palnika gazowego.
Palniki gazowe
Płytka porcelanowa, szkiełko zegarowe
Współcześnie w laboratoriach chemicznych wykorzystuje się głównie palniki ga­
Obserwację barwy osadów lub zmianę barwy roztworów tworzących się podczas zowe typu Teclu i Meckera (rys. 1.3). Zasadnicza różnica między nimi polega na spo­
analizy jakościowej ułatwia biała lub czarna płytka porcelanowa, posiadająca na swojej sobie regulacji dopływu gazu i powietrza oraz na kształcie płomienia. Przy dobrze
12
wyregulowanym dostępie powietrza w płomieniu palnika Teclu można wyróżnić dwie Łaźnia wodna
wyraźne strefy:
Łaźnia wodna zapewnia możliwość długotrwałego ogrzewania próbek w tempera­
turach od pokojowej do temperatury wrzenia wody (rys. 1.4). Ogrzewanie realizowane
1) wewnętrzną świecącą niebiesko, tzw. płomień redukujący, jest za pomocą grzałek elektrycznych, a temperatura ustalana za pomocą regulatora
2) zewnętrzną bladoniebieską, tzw. płomień utleniający. temperatury. Ze względu na parowanie wody i możliwe odsłonięcie grzałek, należy
kontrolować jej poziom i w razie potrzeby uzupełniać. W nowoczesnych łaźniach wod­
nych poziom wody ustala się automatycznie.
W przypadku konieczności uzyskiwania wyższych temperatur (100-t-300°C) stosuje
się łaźnie olejowe, powietrzne lub piaskowe.
Rys. 1.3. Typy palników gazowych: a) Teclu; b) Meckera
W przypadku palnika Meckera, dzięki odpowiedniej siatce metalowej umiesz­
czonej przy wylocie gazu, strefa płomienia redukującego ulega minimalizacji i w pra­
ktyce użyteczną jego część stanowi płomień utleniający o wyższej temperaturze.
Maksymalna temperatura uzyskiwana w tyglu prażonym w płomieniu palnika Teclu
wynosi ok. 900 C, zaś w palniku Meckera ok. 1000°C. Bez względu na rodzaj stosowa­
nego palnika należy przestrzegać zasady, że zapalanie gazu odbywa się przy zamknię­
t®'
tym dostępie powietrza, a jego regulację prowadzi się następnie do uzyskania wyraź­
nie ukształtowanych zarysów płomienia wewnętrznego. Może zdarzyć się, że np. na Rys. 1.4. Łaźnia wodna
skutek zbytniego otwarcia zaworu powietrznego lub podmuchu powietrza dochodzi
do cofnięcia płomienia, który zaczyna spalać się wewnątrz rurki palnika. To cofnięcie Wirówka
płomienia, nazywane potocznie „przeskoczeniem”, objawia się czasem w postaci nie­ Wirówka jest urządzeniem umożliwiającym przyspieszoną sedymentację cząstek
wielkiego płomienia, często świecącego na zielono; w skrajnym przypadku może dojść stałych w cieczy (rys. 1.5). Używana jest głównie w analizie jakościowej do szybkiego
do zapalenia węża elastycznego, doprowadzającego gaz do palnika. W przypadku i dokładnego rozdzielenia roztworu od osadu, zastępując proces sączenia. Stosowane
zaobserwowania takiego zjawiska należy bezzwłocznie odciąć dopływ gazu do pal­ współcześnie wirówki mają napęd elektryczny, a różnice pomiędzy nimi polegają
nika, a przed ponownym zapaleniem odczekać na jego pełne ochłodzenie i sprawdzić głównie na pojemnościach probówek, w których umieszcza się zawiesiny przeznaczo­
stan węża.
ne do rozdziału. Wyposażenie wirówki umożliwia ustawienie zarówno czasu pracy, jak
14
15
te muszą posiadać klasę czystości cz.d.a. („czysty do analiz”). W tabeli 1.2 przedsta­
wiono przykładowy zestaw odczynników wykorzystywanych podczas analizy jakościo­
wej. Dla każdego z nich podano przybliżone stężenie roztworu wodnego oraz rodzaj
substancji wyjściowej. Ze względu na konieczność zachowania specjalnych środków
ostrożności przy stosowaniu niektórych odczynników, zaznaczono, które z nich (przy
podanych stężeniach) zaliczane są do trucizn, substancji szkodliwych, żrących itp.
Tabela 1.2. Odczynniki stosowane w analizie jakościowej
LP. Nazwa odczynnika Stężenie Wzór chemiczny Szkodliwość
1. AKT, amid kwasu tiooctowego 0,5M CH3CSNH2 trujący
2. alkohol amylowy ciecz CjHjjOH szkodliwy
3. alkohol etylowy ciecz C2H5OH szkodliwy
4. alkohol metylowy ciecz CH3OH trujący
szkodliwy, unikać
5. amonu chlorek c. stale NH4C1 kontaktu z oczami
i skórą
6. amonu chlorek 3M nh4ci jw.
7. amonu dwusiarczek 3M (NH4)2S2 trujący
8. amonu molibdenian 0,5M (NH4)2MoO4 szkodliwy
Rys. 1.5. Wirówka elektryczna
9. amonu siarczek 3M (NH4)2S trujący
i prędkości obrotowej. Najważniejszą zasadą podczas operacji wirowania jest to, aby 10. amonu szczawian 3M (NH4)2C2O4 szkodliwy
w wirówce zawsze znajdowała się parzysta ilość probówek rozmieszczonych parami po 11. amonu węglan 3M (NH4)2CO3 szkodliwy
przeciwnych stronach i aby probówki sparowane (wraz z zawartością) miały praktycznie 12. amonu winian r. nasyć. C4H4O6(NH4)2
taką samą masę. Właściwie skonstruowana wirówka nie pozwala na otwarcie pokrywy
szkodliwy — gazowy
i zatrzymanie jej ręką podczas pracy. Gniazda, w których umieszcza się probówki po­
winny być czyste (nie zawierać resztek szkła), ponieważ prowadzi to do pękania wiro­ 13. amonu wodorotlenek stęż. (ok. 20%) NH3aq i bNłoHny3 dślruazżonwi oec nzoy sa
wanych probówek.
14. amonu wodorotlenek 3M NH aq jw.
Otrzymany przy wirowaniu osad uwalnia się od większej części cieczy przez jej 3
ostrożne zlanie lub odessanie (np. za pomocą pompki wodnej). W razie potrzeby oczy­ żrący, pozostawia na
stężony (64%) skórze żółte, bardzo
szczenia osadu, miesza się osad z cieczą przemywającą, odwirowuje, powtarzając tę 15. azotowy(V) kwas HNOj
bolesne i trudno
operację do uzyskania pożądanego efektu.
gojące się rany
16. azotowy(V) kwas 3M hno3 jw.
1.4. Odczynniki analityczne 17. baru azotan (V) 0,25M Ba(NO ) trujący
3 2
18. baru chlorek 0,5M BaCl silnie trujący
2
W klasycznej analizie jakościowej i ilościowej wykorzystuje się szereg odczynników
19. baru wodorotlenek IM Ba(OH) trujący
chemicznych, najczęściej w postaci roztworów o odpowiednich stężeniach. Odczynniki 2
AKADEMIA GÓRNICZO-HUTNICZA

W KRAKOWIE 17
WYDZIAŁ INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ I CERAMIKI

B IB L IO T E K A
Tabela 1.2. c.d. Tabela 1.2. c.d.
i
Lp. Nazwa odczynnika Stężenie Wzór chemiczny Szkodliwość Lp. Nazwa odczynnika Stężenie Wzór chemiczny Szkodliwość
pary bromu drażnią 44. ołów metaliczny c. stale Pb
bromowa woda
20. (roztwór bromu w wodzie) r. nasyć. Br2 oocdzdye ci hdorowgei 45. potasu azotan(V) 0,5M kno3
46. potasu chlorek IM KC1
21. chloroform ciecz CHClj szkodliwy
chlor gazowy drażni 47. potasu chromian(VI) 0,5M K2CrO4 szkodliwy
22. chlorowa woda r. nasyć. Cl drogi oddechowe, 48. potasu dwuchromian(VI) 0,5M K2Cr2O7 szkodliwy
(roztwór chloru w wodzie) 2 powoduje zapalenie
49. potasu jodek 0,5M KI
spojówek
żrący; gazowy HC1 50. potasu manganian(V!I) 0,5M KMnO4
23. chlorowodorowy (solny) kwas stężony (36%) HC1 drażni drogi 51. potasu pirosiarczan(VI) c. stale K2S2O7
oddechowe
52. potasu sześciocyjanożelazian(II) 0,3M K4[Fe(CN)6] szkodliwy
24. chlorowodorowy (solny) kwas 3MilM HC1 szkodliwy
25. cynk metaliczny c. stałe Zn 53. pszoetśacsiuocyjanożelazian(III) 0,3M K3[Fe(CN)ć] trujący
26. cynku chlorek 0,5M ZnCl szkodliwy 54. potasu tiocyjanian IM KSCN
2
27. cynku siarczan(VI) 0,5M ZnSO4 szkodliwy 55. potasu węglan c. stałe K2COj bezw.
28. cyny(II) chlorek 0,25M SnCl 56. potasu wodorotlenek IM KOH szkodliwy
2
1 g w 100 cm3 stęż. 57. rtęci(I) azotan(V) 0,5M zakw. HNO H&2(NO) trujący
29. dwufenyloamina (C H )NH żrący 3 3 2
H SO 6 5 2
2 4 58. rtęci(II) azotan(V) 0,5M Hg(NO3)2 trujący
30. dwumetyloglioksym 0,1% w alkoholu c4h8n2o2 59. rtęć metaliczna ciecz Hg pary trujące
31. glin metaliczny c. stałe Al
60. siarkowy(VI) kwas stężony (96%) H2SO4 żrący
32. jodowa woda 0,01M roztwór I w KI
2 61. siarkowy(VI) kwas 1,5M h2so4
33. kurkumina 0,1% w alkoholu C21H|o06 62. skrobia 1% (C6H1uO5)x
34. magnez metaliczny c. stałe Mg
35. manganu dwutlenek c. stale MnO 63. swooddoowroo-faomsfoonraonw(yV ) c. stale NaNH4HPO4
2
36. manganu(II) chlorek 0,5M MnCl2 szkodliwy 64. sodu arsenian(lLI) 0,3M Na3AsO3 silnie trujący |>
37. manganu(II) siarczan(VI) 0,5M MnSO4 szkodliwy 65. sodu arsenian(V) 0,3M Na3AsO4 trujący
||
38. miedzi siarczan 0,5 M CuSO4 szkodliwy 66. sodu azotan(V) c. stale NaNO3
39. octowy kwas stęż. (80%) CHjCOOH żrący 67. sodu czteroboran(III) r. nasyć. Na2B4O7
40. octowy kwas 2M CHjCOOII 68. sodu octan IM NaCH,COO 1
...____ _____ J
41. ołowiu dwutlenek c. stale PbO2 69. s-noidturo pzyięlcżieolcayzjiaanno(I-II) 1% Na2[Fe(CN)5NO]
42. olowiu(II) azotan(V) 0,lM Pb(NO ) trujący
32 .............1
70. sodu siarczan (VI) IM NaSO
43. oiowiu(II) siarczan(VI) r. nasyć, w PbSO trujący 2 4
CH COONH 4
3 4
18 19