Визначення концентрації фосфат-іонів

Метод заснований на взаємодії фосфатів з молібдатом в кислому середовищі з утворенням фосфорно-молібденової гетерополикислоты H₇[P(Mo₂O₇)₆]∙28H₂O відновленням її аскорбіновою кислотою у присутності сурьмянововиннокислого калія до фосфорно-молібденового комплексу, забарвленого в блакитний колір.

Гетерополікислотні сполуки, що складаються з малого центрального атома, частіше за все з фосфору, кремнію, миш'яку та інших, і координованих іонів, здібних до полімеризації. Для фотометричного аналізу найчастіше застосовуються гетерополікислоти, що містять як координовані групи полііони молібдену.

Гетерополікислоти утворюються тільки в кислому середовищі. При нейтралізації розчину або в лужному середовищі вони розкладаються з утворенням солей двох окремих кислот, наприклад Na₃PO₄ і Na₂MoO₄. Багато речовин, створюючих комплекси з молібденом, також руйнують гетерополікислоти. Так, у присутності іонів щавлевої кислоти, фтору і деяких інших речовин, що зв'язують молібден, фосфорномолібденова гетерополікислота частково або повністю руйнується. При дії надлишку фосфорної кислоти утворюються безбарвні комплекси іншого складу. Іони хлору при великій їх концентрації також руйнують гетерополікислоти, тому для підкислення розчину зазвичай користуються азотною або сірчаною кислотою.

Фосфорномолібденова і кремнемолибденовая кислоти забарвлені в жовтий колір. Колориметричне визначення кремнію і фосфору засноване на утворенні цих сполук. При вимірюванні оптичної густини розчину у видимій ділянці спектру жовтий комплекс недостатньо поглинає світло, тому часто застосовують методи, засновані на вимірюванні оптичної густини розчину молібденової сині, отриманої після відновлення фосфорномолібденової кислоти.

Рисунок 2.3. Спектр поглинання розчину синього фосфорномолібденового комплексу

На рисунку 2.3 приведений спектр поглинання розчину фосфорномолібденової сині. Оптичну густину краще всього вимірювати при 650 – 750 нм. Чутливість методу 0,005 мг фосфору в 25 см³ кінцевого об'єму при товщині фотометруючого шару 5 см.

Після закінчення аналізів в кінці робочого дня слід промивати фотометричні кювети спиртом, оскільки відновлена фосфоромолибденовая кислота дуже добре пристає до скла.

Матеріали та обладнання:

Антимонилтартрат калія (сурьмяновиннокислий калій) 0,34 г антимонилтартрата калія поміщають в стакан, розчиняють в невеликій кількості води, що дистилює, переносять в мірну колбу на 500 см³ і доводять до мітки водою, що дистилює.

Сірчана кислота: у мірну колбу на 500 см³ наливають 400 см³ води, що дистилює, і обережно підливають 70 см³ концентрованої сірчаної кислоти. Після охолоджування розчин доводять до мітки водою, що дистилює.

Аскорбінова кислота. 2,16 г аскорбінової кислоти поміщають в стакан, розчиняють в невеликій кількості води, що дистилює, переносять в мірну колбу на 100 мл, доводять до мітки водою, що дистилює. Зберігають в холодильнику.

Молібдат амонія. 3 г молібдату амонія поміщають в стакан, розчиняють в невеликій кількості води, що дистилює, переносять в мірну колбу на 100 см³ і доводять до мітки водою, що дистилює.

Змішаний реактив. Змішують 125 см³ розчину сірчаної кислоти, 50 см³ розчину молібдату амонія, 50 см³ розчину аскорбінової кислоти і 25 см³ антимонилтартрата Змішаний реактив готують безпосередньо перед використанням.

Побудова градуювального графіка

У мірні колби на 50 см³ внести 0,5, 1, 2, 3, 4 мл стандартного розчину фосфатів з концентрацією 0,01 міліграм/см³. Розрахуйте концентрації отриманих розчинів. До 50 см³ проби додають 5 см³ змішаного реактиву, перемішують, додають 0,5 см³ аскорбінової кислоти. Суміш перемішують. Через 15 мін вимірюють оптичну щільність отриманого розчину при довжині хвилі 690 нм по відношенню до неодруженого досвіду з товщиною оптичного шару 5 см. Розрахуйте коефіцієнти регресії методом найменших квадратів.

Хід визначення:

Отримаєте у викладача шифровану пробу з фосфат-іонами. Проведіть визначення фосфатів методом добавки, методом стандартів, методом градуювального графіка.

До 50 см³ проби додають 5 см³ змішаного реактиву, перемішують, додають 0,5 см³ аскорбінової кислоти. Суміш перемішують. Через 15 хв вимірюють оптичну густину отриманого розчину при довжині хвилі 690 нм по відношенню до неодруженого досліду. Дослід проведіть в двократній повторності.

Напишіть рівняння реакції.

Проведіть контроль збіжності між двома паралельними визначеннями, відтворюваності між отриманими концентраціями двома різними операторами, контроль точності методом добавки і стандартів.

Норматив точності 15%

Норматив збіжності 17%

Норматив відтворюваності 12%

Висновок до розділу 2:

В даному розділі було розглянуто основні стандартні методики фотометричного визначення хімічних рівноважних систем. Відбулося ознайомлення з теоретичними основами оптичних методів аналізу, освоєно методику проведення фотометричного аналізу.

ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНА ЧАСТИНА

Досліджуємо розчин кислотного активування дисперсного глинистого мінералу – сапоніту хлороводневою кислотою. В результаті обробки сапонітової глини в розчин переходять такі елементи як Fe, Al, Mg, Na, Ca. Так як до складу сапоніту входить близько 10 – 15 % заліза в різних формах, то визначення його вмісту в розчинах після активування є доцільним.