§ 37. Определение аммонийного азота в солях аммония

Напомним, что азот входит в состав многочисленных неорганических и органических соединений. Соединения азота имеют громадное значение в природе и применяются в разнообразных отраслях промышленности и народного хозяйства. Поэтому определение азота в его соединениях имеет большое практическое значение.

Азот, входящий в состав различных соединений, очень часто определяют в виде , который образуется:

а) при кипячении солей аммония со щелочами;

б) при восстановлении нитратов и нитритов в щелочном растворе при помощи сплава Деварда ;

в) при нагревании с концентрированной азотсодержащих органических соединений и последующем разложении образовавшейся соли аммония щелочью (метод Кьельдаля). Метод основан на том, что азотсодержащее вещество полностью разрушается при нагревании с концентрированной в присутствии добавок, действующих как катализаторы.

Существует несколько способов определения .

Определение аммиака в солях аммония методом обратного титрования.

Определение основано на титровании избытка щелочи, которую добавляют к соли аммония, разлагаемой при кипячении щелочного раствора с образованием :

Зная количество , добавленного в раствор соли аммония до кипячения и оставшегося после кипячений, можно по разности вычислить содержание в исходной соли.

Методика определения. Рассчитывают навеску исходной соли аммония (см. § 28) для приготовления н. раствора.

Взятую навеску растворяют в воде или данный для анализа готовый раствор переносят в мерную колбу, точно нейтрализуют свободную кислоту несколькими каплями 0,1 н. раствора в присутствии метилового красного и доводят объем раствора водой до метки. Три пробы по приготовленного раствора переносят при помощи пипетки в три стакана. В каждый стакан добавляют по н. раствора . Стаканы ставят на песочную баню и нагревают почти до кипения, пока не улетучится весь аммиак. Выпаривание обычно прекращают тогда, когда испарится свыше содержимого стакана. Полноту удаления проверяют при помощи фильтровальной бумаги, смоченной раствором . Если весь аммиак удален, бумага не чернеет.

По окончании удаления стаканы снимают с бани, накрывают часовыми стеклами и дают им остыть. После охлаждения содержимого стаканов добавляют в них по 1—2 капли метилового красного и титруют 0,1 н. раствором кислоты.

Указанный метод определения весьма прост, но менее точен, чем метод, описанный ниже.

Расчет результатов анализа. Содержание аммиака вычисляют, как описано (в гл. I, § 10).

Определение аммиака в солях аммония методом отгонки. Определение основано на отгонке аммиака, выделяющегося при взаимодействии соли аммония со щелочью, улавливании его определенным объемом стандартного раствора кислоты и последующем титровании остатка неиспользованной кислоты щелочью в присутствии метилового оранжевого или еще лучше в присутствии метилового красного.

Зная количество кислоты, пошедшей на реакцию с , можно легко вычислить содержание аммонийного азота в соли аммония.

Методика определения. Рассчитанную навеску соли аммония (взятую из расчета нейтрализации около н. раствора кислоты) вводят через воронку с укороченным носиком в круглодонную колбу 1 (рис. 48). Воронку над перегонной колбой тщательно споласкивают дистиллированной водой.

Рис. 48. Установка для отгонки аммиака: 1 — круглодонная перегонная колба; 2 — ловушка; 3 — тройник с краном; 4 — холодильник; 5 — колба-приемник.

На дно колбы 1 опускают несколько кусочков неглазурованного фарфора или пемзы величиной с конопляное зерно для равномерного кипения жидкости при нагревании.

В некоторых руководствах для той же цели предлагается вместо фарфора или пемзы поместить в колбу немного цинковой пыли. Мы рекомендуем воздерживаться от введения цинка, восстанавливающего в щелочном растворе при нагревании нитраты и нитриты (которые могут содержаться в анализируемой смеси) до . Это ведет к неизбежным ошибкам.

В колбу 5 вводят пипеткой н. раствора и 2—3 капли метилового оранжевого или метилового красного. Нижний конец холодильника 4 должен быть опущен в кислоту на 1 см. Нижний отросток водяной рубашки холодильника через резиновую трубку присоединяют к водопроводному крану, а верхний — к сточной трубе и пускают в холодильник воду.

Затем с помощью воронки с длинной трубкой быстро вливают в круглодонную колбу 1 около -ного раствора КОН и немедленно закрывают колбу резиновой пробкой с вставленной в нее насадкой. Пробка заблаговременно должна быть хорошо пригнана к горлу колбы.

При нагревании сначала из колбы вытесняется воздух, затем начинает выделяться аммиак. Как только воздух будет вытеснен из колбы 1, кислота начинает засасываться в алонж холодильника. На это не следует обращать особого внимания.

Пламя горелки регулируют таким образом, чтобы кипение в колбе 1 было равномерным и умеренным.

Если навеска соли аммония была рассчитана правильно, то жидкость в колбе 5 до конца опыта остается красной. В противном случае раствор начинает желтеть. Это указывает на то, что необходимо добавить еще некоторое (отмеренное) количество 0,1 н. раствора хлористоводородной кислоты.

Перегонку продолжают до тех пор, пока около 2/3 содержимого колбы 1 не перегонится в колбу 5. По окончании отгонки, не прекращая нагревания, вынимают из приемника алонж и ополаскивают его над колбой 5 дистиллированной водой из промывалки. Затем содержимое колбы 5 титруют. 0,1 н. раствором едкого натра до появления оранжево-желтой окраски. Иногда для отгонки применяют упрощенную установку (рис. 49) и вместо пользуются .

Расчет результатов анализа. Содержание аммиака рассчитывают, как описано в гл. I, § 10.

где — объем хлористоводородной кислоты, израсходованный на нейтрализацию выделившегося аммиака, :

здесь — объем взятого раствора , нормальность которого .

Рис. 49. Упрощенная установка для отгонки аммиака.

Определение аммиака в солях аммония формалиновым методом. При взаимодействии солей аммония с формальдегидом , содержащимся в водном растворе в виде гидрата , выделяется эквивалентное количество свободной кислоты:

Содержание выделяющейся при этом свободной кислоты определяют титрованием стандартным раствором едкого натра, установленным по щавелевой или янтарной кислоте в присутствии фенолфталеина.

Методика определения. В коническую колбу емкостью наливают -ного водного раствора формальдегида (формалина), добавляют дистиллированной воды, 2—3 капли фенолфталеина и точно нейтрализуют кислый раствор формалина (который может содержать свободную муравьиную кислоту) 0,1 н. раствором до слаборозовой окраски. В случае если исходный раствор формалина более концентрирован или содержит менее 25% формальдегида, то берут его соответственно меньше или больше .

В нейтрализованный раствор вносят навеску около г соли аммония, взвешенной на аналитических весах с точностью до 0,0001 г. Смесь тщательно перемешивают, дают постоять 3—5 мин и затем титруют выделившуюся кислоту стандартным раствором .

Расчет результатов анализа. Содержание аммиака в исследуемой соли рассчитывают исходя из правила эквивалентности, — см. гл. I, § 10.