§ 14. Определение сульфат-ионов или серы

Метод основан на реакции взаимодействия сульфат-ионов с ионами бария, сопровождающейся образованием малорастворимого мелкокристаллического осадка сульфата бария. Осадок сульфата бария отфильтровывают, промывают, прокаливают, взвешивают и рассчитывают в нем содержание или серы. На этом принципе основано определение свободной, пиритной и сульфидной серы в каменном угле, рудах и минералах с той лишь разницей, что серу предварительно окисляют до сульфатной серы.

Уравнение реакции:

Весовая форма при этом методе определения идентична форме осаждения. При обработке осадка при переведении его в весовую форму могут произойти следующие нежелательные процессы:

а) при озолении фильтра может произойти восстановление сульфата бария:

Обратный переход сульфида бария в сульфат происходит в процессе длительного нагревания осадка на воздухе:

б) при прокаливании при слишком высокой температуре наблюдается термическое разложение сульфата бария:

Превращение весовой формы в другую форму приводит к неверным результатам, и работу приходится переделывать. Иногда образовавшийся или обрабатывают 2—3 каплями и затем осторожно нагревают под тягой до полного разложения избытка кислоты, что узнают по прекращению выделения паров .

При этом происходят реакции:

Однако следует иметь в виду, что обработка осадка в тигле серной кислотой может привести к неверным результатам, если работа выполняется недостаточно тщательно. Поэтому к обработке осадка серной кислотой прибегают только в исключительных случаях.

Условия проведения реакций осаждения. 1. Осаждение ведут из кислого раствора при и при температуре, близкой к температуре кипения.

2. Осаждению мешают некоторые анионы и др.), выпадающие в осадок в виде соответствующих кислот при подкислении раствора, поэтому мешающие анионы должны быть предварительно удалены из анализируемого раствора.

3. Неудовлетворительные результаты анализа получаются также в том случае, если в анализируемом растворе присутствуют в большом количестве ионы, не осаждаемые ионами , но соосаждаемые вместе с и др. Поэтому осаждение нужно вести в отсутствие больших количеств соосаждаемых ионов.

Расчет навески. Так как осадок имеет кристаллическую структуру, то масса его весовой формы должна быть около 0,5 г. Следовательно, для анализа необходимо взять навеску исходного вещества (в пересчете на ), рассчитываемую по формуле:

Если исходят из готового раствора , то его разбавляют в мерной колбе до метки и для анализа берут аликвотные части.

Расчет количества осадителя. Ионы осаждаются 1 н. раствором . Для расчета требуемого количества составляют уравнение реакции:

Из уравнения реакции следует, что

Так как в н. раствора хлорида бария содержится 121,1 г , то 0,5 г его содержится в раствора:

Практически берут в 1,5 раза больше: .

Методика определения. Рассчитанную и взвешенную на аналитических весах навеску анализируемого сульфата переносят в стакан емкостью и растворяют в дистиллированной воды. К полученному раствору приливают н. раствора хлористоводородной кислоты и нагревают содержимое стакана почти до кипения. Исходный 1 н. раствор хлорида бария ) предварительно разбавляют водой до , нагревают почти до кипения и осторожно по каплям при перемешивании (стеклянная палочка не должна касаться стенок стакана) приливают к нагретому раствору осаждаемого сульфата. Затем стакан ставят на кипящую водяную баню. Как только осадок осядет и жидкость над ним просветлеет, приступают к пробе полноту осаждения. Для этого к раствору над осадком осторожно по палочке приливают 2—3 капли горячего раствора хлорида бария.

Если при этом не наблюдается помутнения раствора, то полное осаждение достигнуто. Если раствор мутнеет, то добавляют еще раствора осадителя и снова проверяют полноту осаждения. Приливание осадителя продолжают до тех пор, пока не будет достигнута полнота осаждения.

После достижения полноты осаждения стакан ставят на кипящую баню на или для созревания осадка оставляют стоять в рабочем шкафу до следующего занятия. Необходимо помнить, что перед отделением раствора, находящегося над осадком, раствор следует охладить. На следующем занятии приступают к декантации и фильтрованию. Для фильтрования применяют фильтр «синяя лента». Фильтрование проводят, сливая раствор с осадка на фильтр по палочке. Осадок от раствора отделяют декантацией, при этом раствор сливают, стараясь не взмутить осадок. Когда из стакана будет слит почти весь раствор, приступают к промыванию осадка. В стакан наливают промывной жидкости (дистиллированную воду, подкисленную ), взмучивают осадок палочкой, дают отстояться и сливают жидкость с осадка на фильтр. В стакан наливают снова промывную жидкость.

Декантирование проводят не менее трех раз. В стакане легче отмыть примеси от осадка, чем промывать осадок на фильтре. После окончания промывания декантацией осадок количественно переносят на фильтр. Для этого осадок взмучивают и осторожно по палочке переносят на фильтр. Частицы, оставшиеся на дне и стенках стакана, удаляют при прмощи стеклянной палочки. Затем стеклянную палочку вынимают правой рукой из стакана, кладут ее поперек стакана (рис. 70) так, чтобы она выдавалась наружу у его носила на 2—3 см. Прижимая палочку указательным пальцем левой руки, наклоняют стакан над воронкой; жидкость должна стекать в воронку по лалочке, не разбрызгиваясь. В правую руку берут промывалку и направляют из нее струю дистиллированной воды на дно и внутренние стенки стакана, смывая ею частицы осадка на фильтр.

Частицы, приставшие прочно к стенке стакана, удаляют смачиванием стенки стакана водой и протиранием с помощью стеклянной палочки кусочками фильтра или палочкой с резиновым наконечником.

Рис. 70. Смывание на фильтр частиц осадка со дна и стенок стакана.

Затем стакан и стеклянную палочку тщательно просматривают на свет и если обнаруживают на них частицы осадка, операцию повторяют.

Когда весь осадок перенесен на фильтр, приступают к его промыванию на фильтре. Для этого струю промывной жидкости из промывалки направляют в воронку, обводя ею края фильтра. Осадок осторожно смывают вниз. Когда фильтр будет наполнен водой примерно наполовину своего объема, прекращают добавление промывной жидкости и дают ей полностью стечь с фильтра. Промывание фильтра начинают с верхнего края фильтровальной бумаги. Осадок сульфата бария обладает достаточно большой растворимостью, поэтому объем промывных вод следует ограничить (не более ).

Промывание осадка необходимо для удаления таких примесей, которые при последующем прокаливании осадка не будут улетучиваться. Промывание заканчивают тогда, когда проба на полноту промывания (каплей раствора ) даст отрицательные результаты на -ионы.

После того как стекут с воронки последние капли жидкости, воронку с фильтром накрывают фильтровальной бумагой и помещают в сушильный шкаф для высушивания. После высушивания фильтр осторожно вынимают из воронки, складывают и помещают в чистый и доведенный до постоянной массы тигель. Тигель с осадком ставят в фарфоровый треугольник и на малом пламени горелки озоляют фильтр, избегая его воспламенения. После того как фильтр озолен, приступают к прокаливанию осадка на пламени горелки при температуре примерно 600—800° С. Прокаливают тигель с осадком около 40 мин, затем при помощи тигельных щипцов переносят его в эксикатор, осторожно закрывают эксикатор крышкой.

По охлаждении тигля с осадком (в весовой комнате) приступают к взвешиванию.

Прокаливание осадка и его взвешивание повторяют до тех пор, пока не получат постоянной массы, т. е. пока результаты взвешиваний не будут расходиться более чем на 0,0002 г.

Расчет результатов анализа проводят, как указано в § 3,