Специальные методы. Термическое разложение.

Термическое разложение наиболее часто используют при анализе минерального сырья, например, с целью выделения некоторых летучих соединений (CO2, H2O) и ускорения растворения.

Термическое разложение проводят путём нагревания на воздухе.

В некоторых случаях в инертной/окислительной/восстановительной среде или в присутствии других веществ, способствующих разложению кристаллической решётки анализируемого материала.

Чаще всего термическому разложению подвергают неорганические материалы, с целью определения воды, которая выделяется при нагревании вещества в фарфоровом или платиновом тигле.

При точном анализе пробу в лодочке помещают в кварцевую трубку, нагревают в электрической печи. Через трубку пропускают сухой газоноситель (CO2, N2, воздух), который увлекает пары воды, предварительно взвешенные в поглотительной трубке, а эти трубки наполнены водоотнимающими веществами – оксид фосфора (V), хлорид кальция.

Для ускорения дегидратации и снижения температуры разложения измельчённую пробу смешивают со вспомогательным плавнем. В качестве таких плавней используют оксиды свинца (II) и свинца (IV). Данный тип термического разложения относят к прямой гравиметрии. В случае необходимости удаления влаги или кристаллизации воды из анализируемого материала образец подвергают высушиванию в электрическом шкафу при температуре 105-120 градусов Цельсия до постоянной массы – это способ косвенной гравиметрии.

Термическому разложению в окислительной среде относится нагревание в присутствии галогенпроизводных реагентов, обладающих большой активностью. В качестве таких реагентов используют хлор, тетрахлорид углерода, фториды инертных газов (например, ксенона), фторорганические соединения, бром и его соединения. Галогенирование, как разложение, совмещают с последующим концентрированием и определением элементов, обладающих летучими галогенидами. Галогенирование хлором применяется в промышленности для извлечения платины, палладия из обработанных катализаторов.

Галогенирование четырёххлористым углеродом используется для определения мышьяка, сурьмы, олова и других металлических руд, и минералов. Такие продукты, как SbCl3, AsCl3, SnCl4 – летучие соединения.

Восстановительная атмосфера при термическом разложении создаётся водородом. Прокаливание в токе водорода удобно применять в разложении кассетерита SnO2.

При сравнительно низкой температуре кассетерит восстанавливается до олова.

Пирогидролиз.

Пирогидролиз – метод разложения анализируемых материалов при высоких температурах (1000-1300 градусов Цельсия) в парах воды, при этом процессе в одном процессе совмещены стадия разложения образца и стадия выделения определённого компонента в виде летучего соединения.

Процесс разложения пробы зависит от природы анализируемого материала и температуры. Для ускорения разложения пробы смешивают с катализаторами, такими как оксид урана, оксид вольфрама, оксид ванадия, оксид церия. Процесс проводят в нагреваемой реакционной трубке из кварца, никеля или платины в токе влажного воздуха или азота. При этом образуется как основные оксиды (нелетучие продукты), так и кислоты (летучие), которые улавливаются подходящим способом 9конденсация либо адсорбция). Полученный поглотительный раствор используют для дальнейшего определения.

Пирогидролиз применяют в неорганическом и органическом анализе.

Пиролиз.

Пиролиз – термическое разложение пробы в токе сухого инертного газа. В случае низких содержаний элемента пиролиз обеспечивает более низкие пределы определения, т.е. более высокую чувствительность по сравнению с пирогидролизом в связи с исключением из процесса паров воды.

 

Разложение (вскрытие) пробы: спекание, специальные методы. Автоматизация.

Спекание (см. вопрос 5).

Специальные методы (см. вопрос 5).

Автоматизация.

Для ускорения разложения твёрдой пробы её следует как можно сильнее измельчить, а реакцию проводить при повышенной температуре и при перемешивании. Продолжительность разложения сокращается при использовании катализатора и ультразвука. Недостатком методов разложения с ультразвуком является коррозия материала посуды, что увеличивает значение холостого опыта.

Преимущество ультразвука: ускорение в несколько раз, ультразвук способствует более быстрому выщелачиванию плава или пеков. С целью автоматизации процесса для разложения проб разработаны полностью или частичные специальные автоматизированные установки:

•        Прибор для определения азота по Квельдалю. Колбу помещают для разложения: +H₂SO₄, K₂SO₄+HgO. С интервалом в 3 минуты колбу нагревают в двух режимах, затем охлаждают, добавляют в избытке щёлочь и отгоняют NH3 водяным паром. Его поглощают стандартным раствором H2SO4 и заканчивают определение титрометрическим или фотометрическим методом.

•        Прибор для разложения проб, содержащих силикаты методом сплавления. Образцы смешивают с щелочным плавнем (Li₂CO₃+H₃BO₃). Сплавление проводят в графитовых тиглях, которые поглощают в нагреваемую печь. Температура в этой печи 1050 градусов Цельсия. Тигли передвигаются вперёд/назад по заданной программе и за 2 минуты можно получить серию расплавов.

Методы разделения и концентрирования. Аналитические задачи, решаемые с их помощью.

Количественные характеристики разделения и концентрирования.

Классификация методов разделения и концентрирования. Сравнение разделения и концентрирования.

Экстракция. Понятие, терминология. Условия экстракции.

Кинетика экстракции. Способы осуществления экстракции.

Кинетика.

Скорость процесса экстракции зависит от скорости химической реакции образования экстрагируемого соединения и скорости массы переноса этого соединения из одной фазы в другую.

Если лимитируемая стадия – масса переноса, то рекомендуется энергичное встряхивание и более длительный промежуток времени. Если время экстракции 3 минуты, то встряхивают вручную; если больше 3 минут, то используют механическое встряхивание. Химическая реакция экстракции редко бывает лимитирующей стадией.

Скорость реакции можно увеличить добавлением большого избытка реагента, а также введением в водную фазу комплексообразующих веществ (в случае инертных аквакомплексов).

Способы осуществления.

1. Периодическая экстракция – измельчение вещества из одной и той же фазы свежими порциями экстрагента. Существует в однократном и многократном варианте.

2. Непрерывная экстракция – экстракция с непрерывной подачей реагента в экстрактор.

3. Непрерывная противоточная экстракция – экстракция, при которой осуществляется встреча водной и органической фазы.

4. Экстракционнная хроматография.

Для однократной экстракции:

Степень измельчения =

⇐ Предыдущая1234Следующая ⇒

Поделиться: