Шпаргалка по "Химии"

    

    

    При наличии в сплаве большого количества железа его необходимо предварительно отделить, небольшие количества Fe3+ связать в комплексное соединение пирофосфатом натрия. Реакции ионов As5+ и Sb5+ с KI протекают только в сильнокислой среде. Кроме того, высокая кислотность способствует окислению ионов иода кислородом воздуха:

    

    

    Все это искажает результаты анализа, поэтому  определение меди необходимо проводить в слабокислой среде, лучше в уксуснокислой.

    Иодометрический метод определения меди является одним из наиболее точных методов и в этом отношении уступает только электровесовому методу, однако он значительно быстрее электровесового метода. Иодометрический метод может применяться для определения меди в самых различных материалах, главными из которых являются руды и сплавы.

43. Методы определения  алюминия в сплавах

    Алюминий  обладает большой легкостью, низкой температурой плавления, большой пластичностью, высокой электропроводностью и теплопроводностью. Такие качества обеспечивают широкое применение его в виде различных сплавов. Особенно важным сплавом является дуралюминий, который приблизительно содержит 94% А1, 4% Си и по 0,5% Mg, Мп, Fe и S.

44. Особенности анализа силикатных материалов. Отбор проб. Методы переведения силикатов в раствор

    К силикатам принадлежат горные породы, огнеупорные материалы, стекла, цементы, глазури, зола горючих материалов, известняки, наждак и др. Все эти материалы обычно содержат кремниевую кислоту, окись алюминия, окислы железа, титана, марганца, магния, кальция, натрия, калия, серный ангидрид, двуокись углерода, фтор, хлор.

    Силикаты  — это соли кремниевых кислот естественного  происхождения или же переработанные в тот или иной продукт (кирпич, керамические изделия, стекло, цемент и т. д.).

    По  типу кремниевых кислот силикаты подразделяют на

    

    

      метасиликаты — соли метакремниевой кислоты H2Si03, например, волластонит CaSi03 (роговая обманка) — простой метасиликат; сложная смесь метасиликатов имеет состав

    ортосиликаты — соЛи ортокремнисвой кислоты H4Si04, например, оливин (Mg, Fe)2Si04, каламин Zn2Si04 • Н20; полисиликаты — производные сложных кремниевых кислот, например диметакремниевой кислоты H2Si208. К ним относится серпентин Mg3Si207-2H20.

    . Исследованиями акад. В. И. Вернадского  доказано строение этих сложных  соединений. Он установил наличие  связанной между собой группы атомов Si, А1, О:

    

    Эту группу В. И. Вернадский назвал каолиновым ядром. К свободным валентностям алюминия и кремния могут быть присоединены другие группы атомов; при этом образуются сложные силикаты. Силикаты — вещества наиболее распространенные в природе; они в виде примесей встречаются почти во всех других природных материалах. Так, основная масса известняков СаС03 и доломитов MgC03-CaC03 состоит из карбонатов, но они всегда содержат алюмосиликаты. Все руды содержат в виде примесей силикаты. При выплавке металлов из руд эти примеси переходят в шлак, следовательно, он содержит в основном силикатные соединения.

    Сложность состава, особенно природных материалов, требует от аналитика большой осторожности при выполнении анализа.

    Отбор пробы твердых  материалов. Твердые материалы подразделяют на порошкообразные, кусковые и крупноразмерные. Чем крупнее материал и чем сильнее выражена его неоднородность, тем сложнее взять среднюю пробу. Неоднородность твердых тел обусловлена различными причинами. В природе вещества, как правило, не встречаются в чистом виде. Обычно основному веществу сопутствуют один или несколько других веществ. Материал может стать неоднородным при хранении вследствие химических изменений под воздействием внутренних или внешних факторов.

    Небрежное хранение материала приводит к его  увлажнению, загрязнению ит. п. В металлических отливках неоднородность возникает в результате ликвации — расслаивания при затвердении вследствие разных плотностей отдельных компонентов. К неоднородности приводит также сегрегация материала. Сегрегация — расслаивание материала по степени его дисперсности, которое происходит при перевозке, тряске и пересыпке материала. При этом мелкие куски располагаются ближе к нижней части тары, а более крупные — к поверхности.

    Если  поступившее сырье или готовая  продукция находится в таре (бочки, мешки, банки, ящики и т. д.), то из поступившей партии отбирают определенное количество мест или определенный процент от каждой партии. Если исследуемое вещество не вполне однородно, нужно брать несколько проб из разных мест: снизу, сверху, из середины и с боков. При отборе сыпучих материалов, поступающих в таре, необходимо отобрать пробу 10% тарных мест, но не менее чем от 3 мест. Пробу берут специальным приспособлением - щупом. Щуп представляет собой железный или медный узкий желоб, заостренный с одного конца. Для более точного отбора проб применяется щуп конструкции Говальского. Крупнокристаллические вещества берут совком.

    Растворение силикатов. Все силикатные материалы  по растворимости в воде и минеральных кислотах можно разделить на три группы: растворимые в воде (силикаты щелочных металлов («жидкое стекло») и частично искусственные цеолиты); разлагающиеся кислотами (форстерит, нефелин, каолинит, анортит и др.), не разлагающиеся кислотами (эта группа включает большую чась силикатных материалов, глин и т. д.).

    Материалы, растворимые в кислотах, обрабатывают соответствующими кислотами, например, нефелин, форстерит — соляной кислотой, каолинит — концентрированной серной кислотой. Если исследуемое вещество не разлагается кислотами, его сплавляют с так называемыми «плавнями». В качестве плавней применяют главным образом соду, смесь соды и поташа, реже — борный ангидрид или буру, бисульфат или пиросульфат калия, смесь соды с селитрой, перекись натрия. Бисульфат и пиросульфат калия применяют в основном для сплавления смешанных прокаленных осадков, образовавшихся в ходе анализа.

    Перекись  натрия и смесь соды с селитрой применяют в тех случаях, когда  нужно окислить какой-либо из определяемых элементов. Пла вень выбирают в зависимости  от типа исследуемого вещества. Для  силикатов и многих материалов, не растворимых в кислотах, в качестве плавней применяют соду, поташ или их смесь, а также смесь соды с. бурой. При сплавлении образуются щелочные силикаты. Каолинит при сплавлении разлагается по уравнению

    

    Полевые шпаты разлагаются по уравнению 

  

  В результате сплавления силикат переходит  в растворимую форму, а образующиеся карбонаты и окислы металлов легко растворяются в кислотах:

  

45. Методы определения  влаги в силикатных  материалах

    Определение влаги. Сырьевые материалы, песок, глина, руды, керамические массы и сырьевые смеси содержат некоторое количество влаги. При определении влажности  следует отличать общую влагу, включающую в себя естественную влагу, воду затворения и гигроскопическую влагу от химически связанной воды, включая и кристаллизационную воду.

    Химически связанная вода входит в состав молекулы данного вещества; с ее удалением разрушается молекула вещества и меняются его свойства. Химически связанная вода удаляется в процессе химической реакции разложения вещества. Примером такой реакции можеТ служить дегидратация каолинита. Последний при нагревании до 100—110° теряет только гигроскопическую влагу, а химически связанная вода в нем остается и может быть удалена лишь при 500°. С удалением химически связанной воды каолинит теряет пластичность. С удалением кристаллизационной воды кристалл разрушается, но основные свойства вещества сохраняются. Так, например, десятиводный карбонат натрия Na2C03-10H20 при нагревании до 250° теряет кристаллизационную воду и превращается в белый аморфный порошок, но главнейшие химические свойства его остаются неизменными.

    Для определения гигроскопической влаги  и влаги затворения (общая влажность) существует ряд методов: высушивание навески испытуемого вещества в сушильном шкафу до постоянной массы, спиртовой метод, метод отгонки воды с ксилолом или толуолом, метод ускоренной сушки в струе сухого воздуха, карбидный метод и др. Наиболее точные результаты получают при высушивании навески в сушильном шкафу до постоянной массы. Однако на эту операцию затрачивается много времени. Меньше времени занимает определение влаги при помощи перегонки с ксилолом или толуолом (метод Дина — Старка), особенно при большом содержании влаги в веществе, или если при нагревании в сушильном шкафу при температуре 100—110° анализируемое вещество разлагается.

46. Методы определения  содержания оксида  кремния в силикатных  материалах

    Определение кремниевого ангидрида. При растворении плава в соляной кислоте выделяется кремниевая кислота:

    

    

    Некоторая часть образовавшейся кремниевой кислоты  остается в растворе в виде гидрозоля. Чтобы перевести ее полностью в осадок, раствор плава выпаривают и остаток от выпаривания высушивают, при этом золь кремниевой кислоты переходит в гель. При прокаливании до 1000° кремниевая кислота теряет воду, превращаясь в кремниевый ангидрид

    

    

    Процентное  содержание Si02 *sio2 вычисляют по формуле

    

    

    где а — масса прокаленного осадка Si02, г; g — навеска силиката, г; W ■— содержание гигроскопической влаги,

47. Методы определения  содержания оксида  железа в силикатных  материалах

    Определение окислов железа. Для определения  железа и титана ш луторные окислы переводят в растворимое состояние сплавлением пиросульфатом или бисульфатом калия. Бисульфат калия применяк только в отсутствии пиросульфата, так как при сплавлении бисульфг калия переходит в пиросульфат, который взаимодействует с полуто] ными окислами 

    

    При сплавлении происходит частичное разложение пиросульфата: 
 

    

    

    Сплавление  ведут до образования прозрачного  плава, который выщелачивают 3%-ным раствором серной кислоты. В полученном растворе определяют железо перманганатометрическим методом. Для этого Fe2 (S04)3 восстанавливают до FeS04 различными восстановителями. Если содержание титана небольшое, можно проводить определение железа, не отделяя титана, так как ионы четырехвалентного титана восстанавливаются только после восстановления ионов трехвалентного железа, а ионы трехвалентного титана быстро снова окисляются в четырехвалентное состояние кислородом воздуха. В анализируемом растворе допустимо до 0,02 г титановой кислоты, количество которой также не мешает определению железа. В случае присутствия большего количества титана применяют несколько иной способ определения железа.

    Выделяющийся S03 вызывает вспучивание расплава. Сплавление можно проводить также со смесью безводной соды и безводной буры в соотношении 2:1, при этом протекают реакции:

      
 
 

    Процентное  содержание FeOa Xf.o. вычисляют по формуле

    

    

 

    где v — количество 0,1 и. раствора перманганата калия, израсходованное на титрование, мл\ К — поправочный коэффициент к 0,1 н. раствору перманганата калия; ^ — количество испытуемого раствора, взятое для определения железа, мл; g — навеска силиката, взятая для сплавления; W — содержание гигроскопической влаги в анализируемом образце, %; 0,00799 — количество Fe203, соответствующее 1 мл точно 0,1 н. раствора КМп04, г.

48. Методы определения  содержания оксида  алюминия в силикатных материалах

    Окись алюминия А1203 определяют по разности между  процентным содержанием полуторных окислов и общим содержанием  окиси железа и титана:

    

    

 

    где f — фактор пересчета массы титана на массу двуокиси титана.

     (Для определения железа и титана  полуторные окислы переводят  в растворимое состояние сплавлением  пиросульфатом или бисульфатом  калия. Бисульфат калия применяк  только в отсутствии пиросульфата, так как при сплавлении бисульфг калия переходит в пиросульфат, который взаимодействует с полуто] ными окислами 
 
 
 

    При сплавлении происходит частичное разложение пиросульфата:

    

    

 

Процентное  содержание Fe,Oa Xf.o. вычисляют по формуле

    

    

    Процентное  содержание титана вычисляют по формуле

    

    

 

    где CTi — концентрация титана, найденная  по калибровочной кривой, г/мл; g — навеска силиката, г; W — количество гигроскопической влаги,

49. Методы определения  содержания оксида  титана в силикатных  материалах

    Определение титана. Колориметрическое определение  титана основано на реакции с перекисью водорода. При добавлении перекиси водорода к кислому раствору соли титана образуется вещество желтого цвета

    

    

    окраску которого сравнивают с интенсивностью окраски стандартного раствора. Можно  также пользоваться методами стандартных серий или колориметрического титрования. Для полного связывания титана в окрашенное соединение необходим некоторый избыток перекиси водорода. Окрашенное в желтый цвет перекисное соединение титана образуется только в кислой среде. При повышении рН окраска ослабевает или совсем исчезает. Трехвалентное железо, особенно в солянокислых растворах, образует окрашенный в желтый цвет хлоридный комплекс железа и мешает определению титана с перекисью водорода. Поэтому определение титана лучше проводить в сернокислой среде, так как кислый раствор сернокислого железа очень слабо окрашен. Большие количества железа необходимо отделить методом электролиза, извлечением эфиром или купферонным методом.