§ 8. Обнаружение микропримесей

Простые и сложные вещества, с которыми приходится работать химику-аналитику, представляют собой не абсолютно химически чистые материалы. В ряде случаев в состав анализируемого вещества входят столь незначительные количества примесей , что, казалось бы, эти «микропримеси» не имеют особого значения. Однако за последнее время в ряде областей современной науки (химии, биологии и др.) и новой технике (атомной энергетике, полупроводниковой технике и др.) эти микропримеси, содержащиеся в основной массе исследуемого вещества, приобрели большое значение. Иногда примеси в технических материалах, определяемые тысячными и миллионными долями процента, обусловливают непригодность разнообразных природных и промышленных материалов для специальных технических целей. Поэтому качественное обнаружение примесей, сопутствующих данному веществу, и последующее их количественное определение составляет в настоящее время не менее важную задачу, чем анализ самого вещества с целью установления его основного состава и формулы соединения.

Обнаружение следов ионов свинца в серной кислоте. Поместите 1 каплю серной кислоты в склянку или колбу емкостью и разбавьте водой. Налейте полученного образца разбавленной серной кислоты в пробирку и обработайте ее 5 каплями раствора .

При этом наблюдается частичное выделение осадка вследствие гидролиза :

усиливающегося под влиянием ионов водорода кислоты.

Затем добавьте около 1 г . хлорида аммония. При добавлении происходит полное выделение осадка :

В процессе выделения осадка вместе с ним соосаждаются следы ионов свинца в виде . Таким образом, играет роль соосадителя. Концентрация ионов свинца в этом случае столь мала, что ионы свинца непосредственно не осаждаются в виде сульфида свинца.

Выделившийся осадок отфильтруйте с помощью фарфорового фильтрующего тигля, промойте водой и обработайте 5 мл перекиси водорода. При обработке осадка перекисью водорода сульфид свинца превращается в сульфат:

Через 3 мин отсосите жидкость с помощью вакуум-насоса. Тигель вместе с осадком поместите в фарфоровую чашку, перенесите под тягу и нагрейте на плитке до тех пор, пока черный осадок полностью не возгонится. Если в исходном образце технической серной кислоты содержались следы ионов свинца, то в тигле останется .

Для обнаружения используют описанную ранее реакцию с родизонатом натрия (см. гл. VIII, § 5). С этой целью после охлаждения тигля его содержимое увлажняют 5 каплями раствора родизоната, избыток реактива отсасывают, добавляют к остатку 2—3 капли буферного раствора и затем 3 капли дистиллированной воды. Родизонат свинца окрашен в красный цвет.

Реакция настолько чувствительна, что позволяет обнаружить ионы свинца в исследуемой разбавленной серной кислоты при концентрации свинца 000. Этой реакцией можно обнаружить следы свинца при концентрации от до .

Обнаружение следов ионов железа в фосфорной кислоте. В среде фосфорной кислоты ионы железа находят в виде комплексных ионов , которые не дают положительной реакции с роданидом калия или аммония. Вследствие этого сначала прибегают к восстановлению железа (III) в железо (II) посредством тиогликолевой кислоты, восстанавливающей ионы железа (III) даже в таких прочных комплексных ионах, какими являются и др. Потом открывают при помощи -дипиридила или фенантролина (см. гл. VI, § 9).

Реакцию проводят следующим образом. Поместите в микропробирку 1 каплю исследуемой фосфорной кислоты и обработайте ее 1—2 каплями -ной тиогликолевой кислоты, к которой предварительно добавьте -дипиридила. Смесь слегка нагрейте на водяной бане и нейтрализуйте до щелочной реакции. В присутствии ионов железа образуется фиолетово-розовое или красное окрашивание.

Восстановление железа (III) в железо (II) тиогликолевой кислотой можно представить следующим уравнением:

Описанная выше цветная реакция обнаружения в фосфорной кислоте более чувствительна, чем реакция с роданидом калия. Она весьма успешно применяется также для обнаружения следов железа в других природных и промышленных материалах, содержащих комплексные ионы, например, в природных фторидах, в которых железо встречается в виде .

Обнаружение следов ионов железа в азотной кислоте. Роданид-ионы легко окисляются азотной кислотой. Потому ионы железа в среде азотной кислоты не могут быть непосредственно обнаружены при помощи хорошо известной реакции с роданидом калия или аммония, сопровождающейся образованием кроваво-красного окрашивания .

Вредного влияния азотной кислоты можно избежать, выпарив несколько миллилитров технической и обработав сухой остаток этот способ длителен.

Более удобным способом обнаружения следов ионов железа в является следующий. Поместите в микропробирку 1 каплю раствора сульфата алюминия и исследуемой . Затем по каплям на холоду добавьте концентрированного раствора аммиака до щелочной реакции. При этом выпадает осадок , с которым соосаждается .

Таким образом, играет роль коллектора (соосадителя). Путем центрифугирования соберите выпавший осадок на дне пробирки и обработайте его 1—2 каплями -ной тиогликолевой кислоты, к которой предварительно добавьте -дипиридила. Полученную смесь нагрейте на водяной бане. Появление розовой или красной окраски указывает на присутствие железа (см. выше «Обнаружение следов ионов железа в фосфорной кислоте»).

Обнаружение следов хлоридов в химических реактивах. Очень часто химические реактивы, применяемые для анализа, содержат следы хлоридов, которые являются очень вредной микропримесью. Присутствие хлоридов в некоторых реактивах делает их абсолютно непригодными для многих аналитических целей. Поэтому обнаружение следов хлоридов в химических реактивах представляет большое значение. Ниже описывается широко применяемый на практике способ их открытия, основанный на выделении элементарного хлора и последующем его обнаружении с помощью индикаторной бумаги, пропитанной смесью флюоресцеина и бромида калия (см. гл. XI, § 3) или, еще лучше, бумаги, пропитанной (тиокетон Михлера). Поместите в микропробирку небольшое количество исследуемого сухого образца химического реагента (если анализируется раствор, нейтрализуйте его щелочью и выпарьте в фарфоровой чашке и исследуйте сухой остаток), добавьте несколько капель насыщенного раствора бихромата в концентрированной серной кислоте. Проследите за тем, чтобы верхняя часть пробирки осталась абсолютно сухой и не смачивалась жидкостью. Накройте устье пробирки индикаторной бумагой и опустите пробирку в кипящую водяную баню. При этом начинает выделяться СЬ, который в соприкосновении с индикаторной бумагой окрашивает флюоресцеин в розовый, а тиокетон Михлера в синий цвет.

Обнаружение следов воды в сухих неорганических соединениях. Очень часто химические продукты даже после тщательного высушивания при температуре кипения воды и даже при температуре выше 120—150° С удерживают воду. Вода в ряде случаев является весьма вредной примесью. Поэтому обнаружение следов воды в химических материалах представляет большой интерес.

Ниже описывается один из способов обнаружения воды в неорганических соединениях, основанный на реакции взаимодействия расплавленного роданида калия с водой, содержащейся в исследуемых материалах.

Реакция сопровождается выделением сероводорода, который идентифицируется с помощью индикаторной бумаги, пропитанной раствором ацетата свинца:

Практически испытание осуществляется следующим образом. Поместите около порошкообразного и тщательно высушенного при 110° С роданида калия в микропробирку и нагрейте его до 400° С. При этой температуре роданид калия остается бесцветным.

При температуре около расплавленная масса роданида становится голубой, а при охлаждении — вновь бесцветной.

Затем в расплавленную массу роданида добавьте небольшую порцию исследуемого образца неорганического материала и продолжайте нагревание до тех пор, пока плав не станет голубым. Тем временем устье пробирки накройте кружком фильтровальной бумаги, смоченной раствором ацетата свинца. Если исследуемый материал содержит воду, то на фильтровальной бумаге появляется черно-бурое пятно .

Обнаружение следов ионов меди в воде. Налейте в склянку или колбу емкостью каплю разбавленного раствора какой-либо соли меди и разбавьте ее водой до . Несмотря на сильное разбавление, содержание ионов меди в полученном водном растворе вполне достаточно, чтобы обнаружить их в нескольких миллилитрах воды. Образец воды встряхните в пробирке или цилиндре с небольшим количеством ) адсорбента (фторида кальция или талька). Ионы меди, содержащиеся в воде, адсорбируются на поверхности адсорбента. Затем адсорбент отделите от воды центрифугированием. Ионы меди обнаружьте при помощи реакции с (см. гл. VII, § 4).