Гравиметрическое определение Cd2+в соли

Соль № 19-Cd (NO₃)₂. Нитрат кадмия(англ. Cadmium nitrate) — химическое вещество с формулой Cd (NO₃)_2*4H₂O. Представляет собой белое кристаллическое твёрдое вещество, обладающее гигроскопическими свойствами. При нагревании до t=185^oc вещество разлагается на оксид кадмия и смесь оксидов азота. При t=138^oc соль кипит и обезвоживается сперва до Cd (NO₃)_2*2H₂O, а затем до безводного Cd (NO₃)₂. Нитрат кадмия может быть получен растворением металлического кадмия, его оксида, гидроксида или карбоната в азотной кислоте:

CdO + 2HNO₃ > Cd (NO₃)₂ + H₂O.

Является канцерогеном. Нитрат кадмия используется в производстве цветного стекла, а также в фотографии. Иногда — как источник ионов кадмия для растворов.

Гравиметрические методы:

Весовыми формами для определения кадмия служат его неорганические соединения (окись, соли), внутрикомплексные соединения с органическими реагентами, тройные комплексы с органическими и неорганическими соединениями и выделенный электролитический металл. Гравиметрический метод основан на осаждении (получении) и взвешивании этих форм.

Осаждение в виде CdS.

Соль переносят во взвешенный платиновый тигель, обрабатывают H₂S0₄ (1: 1) и выпаривают, насколько возможно, на водяной бане. Нагревают сначала осторожно на воздушной бане до прекращения дымления, затем приблизительно при 500 °C. Охлаждают, растворяют остаток в небольшом количестве воды, осторожно выпаривают и снова нагревают. Взвешивают по охлаждении и повторяют эти операции до достижения постоянного веса. Сульфат кадмия должен быть белого цвета и давать прозрачный водный раствор. Если в результате частичного разложения сульфата прокаленный остаток имеет желтый или коричневый цвет, то его смачивают разбавленной серной кислотой и повторяют прокаливание при 350—400 °С.

Осаждение диантипирилметаном (C₂₃H₂₄O₂N₄).

Диантипирилметан в кислой среде образует с галогенидными анионными комплексами кадмия осадок, труднорастворимый в воде; Cu, Zn, Al, Co, Ni, Мп и Cr подобной реакции не дают, поэтому ее используют в анализе сплавов на медной основе. 0,1—0,2 г сплава растворяют в HNO₃, добавляют 3—4 мл H₂SO₄ и для удаления мешающей определению HNO₃ упаривают до дымления. По охлаждении прибавляют 70—80мл воды, вносят0,5 г диантипирилметана, нагревают почти до кипения и быстро прибавляют 15—20 мл предварительно нагретого 10%-ного раствора КВг. В зависимости от количества кадмия сразу или через несколько минут начинает выделяться осадок в виде блестящих шелковистых игл. Для полноты его выделения раствор оставляют стоять 1,5— 2 часа и холодным фильтруют через пористый тигель № 3 или № 4. В присутствии небольших количеств Fe³⁺ выделение осадка замедляется, поэтому раствор выдерживают 2—3 часа. Осадок отфильтровывают, промывают 0,5 N, H₂SO₄ содержащей 1,5% КВг и 0,5% диантипирилметана, затем 4—5 раз (по 3—4 мл) 0,1 N НСL, которая содержит 0,5% КВг и 0,2% диантипирилметана, и высушивают при 110—120 °С.Цвет полученного осадка должен быть белым или слегка желтоватым. Относительная ошибка определения ± 3%.

Осаждение дифенилдитиофосфорной кислотой[(C₆H₅O)₂PSSH].

(C₆H₅O)₂PSSH осаждает кадмий из слабокислых, нейтральных и слабощелочных растворов в виде белого кристаллического осадка, растворимого в концентрированных кислотах, аммиаке и щелочах; растворимость в воде при 18—20° С составляет 2,2−10−4 молъ/л.Допустимо изменение в широких пределах концентрации кислоты и присутствие значительных количеств Al, Be, Ca, Со, Cr, Mg, Mn, Ni, Sr, Zn и небольших количеств железа. Мешают ионы тяжелых металлов, осаждающихся реагентом в кислой среде.

К 20—100 мл сернокислого —17V раствора, содержащего 20—100 мг Cd, а также Zn и другие металлы, прибавляют порциями при тщательном перемешивании 2—3-кратный избыток 0,05 М фильтрованного раствора реагента. Осадку дают отстояться несколько минут, отфильтровывают через взвешенный стеклянный фильтр № 3, промывают несколько раз небольшими порциями насыщенного водного раствора дифенилдитиофосфата кадмия, высушивают до постоянного веса при 80—90° С и взвешивают.

Осаждение диэтилтиофосфатом никеля [(C₂H₅O)₂PSS]₂Ni.

Диэтилдитиофосфат никеля [(C₂H₅O)₂PSS]₂Ni осаждает кадмий из кислой среды. Al, Zn, Zr и некоторые другие металлы определению не мешают. Реакция применена для определения до 0,05% Cd в магниевых сплавах.

0,2—0,5 г сплава растворяют при нагревании в 15 мл (1: 5) и добавлении нескольких капель HNO₃ (1: 1) (если сплав содержит большие количества Zr, добавляют 2—3 мл HNO₃). По охлаждении приливают 15 мл 0,05 N раствора реагента, тщательно перемешивают и через час фильтруют под вакуумом через взвешенный стеклянный пористый фильтр № 3. Осадок промывают 5—6 раз небольшими порциями насыщенного водного раствора диэтилдитиофосфата кадмия и высушивают до постоянного веса.

Осаждение 8-оксихинолином C₉H₇ON.

8-Оксихинолин в нейтральной или слабокислой среде реагирует со многими ионами, поэтому кадмий должен быть предварительно отделен от них (кроме ионов щелочных и щелочноземельных металлов).

К слабокислому анализируемому раствору добавляют Na₂C0₃ до помутнения, которое устраняют несколькими каплями СН₃СООН. Раствор нагревают до 60° С и осаждают кадмий небольшим избытком 3%-ного свежеприготовленного спиртового раствора 8-оксихинолина. После непродолжительного нагревают осадок отфильтровывают через стеклянный фильтр-тигель, промывают сначала теплой, а затем холодной водой и высушивают при 130° С до постоянного веса.

Осаждение тиокапролактамом C₆H₁₁NS.

К 100 мл нагретого до кипения раствора, содержащего 20—300 мг Cd, при энергичном перемешивании приливают 15—20 мл 1%-ного раствора реагента в 50%-ном этаноле, затем по каплям — 20 мл 0,5 N NaOH и на 10 мин. оставляют на кипящей водяной бане. Осадок CdS отфильтровывают через стеклянный фильтр, промывают водой, затем этанолом и высушивают при 110—120^o С .

Мной был выбран метод с 8-оксихинолином за простоту его выполнения и доступность реагента.

Ход работы.

№ 1 Доведение тигля до постоянной массы:

2 чистых стеклянных тигля были выдержаны в шкафу при 110−120^оС.Далее охлаждены в эксикаторе в течении 30 минут и взвешены. После повторил просушку в течении 30 минут. Охладил в течении 15 минут и взвесил. Повторял процедуру до совпадения результатов.

Масса пустого тигля.

№ 2 Расчет массы навески:

m (Cd)=m (Г.Ф.)_*fCd/Cd (C₉H₆ON)₂=0,1_*112,41/400,73=0.28г.

m (навески)=m (Cd)/w (Cd)=0.28_*M (Cd (NO₃)₂/M (Cd)=0.28_*236,43/112,41=0.59г.

№ 3 Расчет объема осадителя:

1,3-избыток осадителя.

Cd²⁺+2C₉H₇ON=Cd (C₉H₆ON)₂+2H⁺

n (C₉H₇ON)_ПРАКТ.=1,3 _*n (C₉H₇ON)_ТЕОР.=1,3_*2n (Cd)=2,6_*m (Cd (NO₃)₂)/M (Cd (NO₃)₂)=2,6_*m (нав.)/M (Cd (NO₃)₂)=2,6_*0,59/236,43=0,0064моль.

V (р-ра)= n (C₉H₇ON)_* M (C₉H₇ON)/w (C₉H₇ON)_*d (C₉H₇ON)=2,6_* m (нав.)_*M (C₉H₇ON)/ M (Cd (NO₃)₂)_*0,03=31мл.

№ 4 Взятие навески соли:

2 стакана вместимостью 50−100 мл взвесил на аналитических весах. Навеску соли близкой к вычисленной поместил в стакан и повторил взвешивание. Соль пересыпал в большой стакан вместимостью 300−400 мл.

Масса пустого стакана.

Масса стакана с солью.

Масса взятой навески:

m (x)=m2x-m1x=33,4037−32,8186=0,5851 г.

m (y)=m2y-m1y=42,4550−41,8134=0,6416 г.

№ 5 Получение осаждаемой формы:

Навеску соли растворил в 100 мл дистилированной воды. Раствор нагрел на песчанной бане до 60^оС.Приготовил 3-% раствор оксихинолина из 3 грамм сухого оксихинолина и 100 мл 2моль/л раствора СН₃СООН.После осадил горячий раствор соли раствором оксихинолина резко и при постоянном перемешивании. Потом поставил на водяную баню до коагуляции на 10 минут.

№ 6 Фильтрование и промывание осадка:

Фильтрование проводил с помощью водоструй ного насоса через стеклянный фильтр-тигель.Готовый раствор с осадком разбавил 50 мл H₂O-дист. и медленно по палочке переливал в тигель. Смыл струей H₂O из промывалки осадок со стенок и количественно перенес в тигель. Промыл сперва 5 раз горячей, затем 5 раз холодной H₂O-дист.

№ 7 Получение гравиметрической формы:

Тигли с осадком сушил в сушильном шкафу при 130^оС в течении часа. Охладил в эксикаторе в течении 30 минут. Взвесил на аналитичеких весах. Повторил высушивание в течении 30 минут. Охладил в эксикаторе в течении 15 минут. Взвесил на ан. весах. Повторял поцедуру пока тигли не стали доведены до постоянной массы.

Масса тигля с гравиметрической формой.

№ 8 Обработка результатов:

m (Г.Ф.)x=m_x(полн.тигель)-m_x(пуст.тигель)=10,9687−10,3537=0,6150 г.

m_x(Cd)= m_x(Г.Ф.)_*f (Cd/Cd (OX)₂)=0,6150_*112,40/400,4=0,1726 г.

w_x(Cd)=m (Cd)_x/m_x(нав.)_*100%=0,1762/0,5851_*100%=29,50%.

m (Г.Ф.)y=m_y(полн.тигель)-m_y(пуст.тигель)=11,9888−11,3354=0,6534 г.

m_y(Cd)= m_y(Г.Ф.)_*f (Cd/Cd (OX)₂)=0,6534_*112,40/400,4=0,1834 г.

w_y(Cd)=m (Cd)_y/m_y(нав.)_*100%=0,1834/0,6416_*100%=28,58%.

w_ср(Cd)=(w_y(Cd)+ w_x(Cd))/2=(28,58+29,50)=29,04%.

dy=| w_y— w_ср|=|28,58−29,04|=0,46.

dx=| w_x— w_ср|=|29,50−29,04|=0,46.

w_ср(Cd)=(29,0±0,5)%.

Используемые материалы.

" Аналитическая химия кадмия" .

Авторы: Д. П. Щербов, М. А. Матвеец Издательство: «Наука», Москва 1973 год.

страницы: 56−59.