Лабораторная работа № 26

ОПРЕДЕЛЕНИЕ НИКЕЛЯ ФОТОКОЛОРИМЕТРИЧЕСКИМ МЕТОДОМ

Цель работы. Определить содержание никеля в сплаве фотоколоримерическим дифференциальным методом.

Сущность работы. Метод основан на реакции образования растворимого окрашенного в красный цвет комплексного соединения никеля с диметилглиоксимом в щелочной среде в присутствии окислителя. Измерение интенсивности окраски можно проводить визуальным методом, методом шкалы эталонных растворов, на фотоколориметре или спектрофотометре.

Реактивы и оборудование:

1. 
   фотоколориметр или спектрофотометр;
   
2. 
   Мерные колбы емкостью 50 и 500 мл;
   
3. 
   Стандартный раствор соли никеля. Навеску 0,4786 г сульфата никеля NiSO₄ ·7H₂O х.ч. растворяют в дистиллированной воде, подкисляют раствор 2-3 мл концентрированной серной кислоты и разбавляют водой до 1л. Стандартный раствор содержит 0,1 мг никеля в 1 мл.
   
4. 
   Едкий натр, 5% раствор,
   
5. 
   Персульфат аммония, 5% раствор.
   
6. 
   Диметилглиоксим, 1% спиртовой раствор
   

Выполнение работы

1. 
   Приготовление рабочего стандартного раствора. В мерную колбу объемом 50 мл вносят 25 мл стандартного раствора, доводят до метки дистиллированной водой и тщательно перемешивают.
   
2. 
   Построение калибровочного графика. Для построения графика в мерные колбы емкостью 50 мл последовательно вливают 0,5: 1,0; 1,5; 2,0; 2,5; 3,0 мл рабочего стандартного раствора соли никеля, 5 мл едкого натра, 5 мл свежеприготовленного раствора персульфата аммония и 5 мл диметилглиоксима. Спустя 2-3 мин объем содержимого каждой колбы доводят дистиллированной водой до метки и тщательно перемешивают. Получают шкалу растворов, соответствующих концентраций 0,025; 0,050; 0,075; 0,100; 0,125; 0,150 мг/мл. Для выбора рабочей длины волны через 6-7 мин измеряют оптическую плотность раствора с наибольшей концентрацией на длинах волн 410 – 560нм при шаге в 30нм в кюветах толщиной 1 см. В качестве нулевого раствора берут раствор, содержавший 25 мкг никеля в 50 мл. Остальные растворы фотометрируют на выбранной длине волны. Строят градуированный график в программе Exsel, откладывая на оси абсцисс концентрацию никеля, а по оси ординат – соответствующие оптические плотности. Значение R² не должно быть меньше 0,95.
   
3. 
   Приготовление пробы. В мерную колбу емкостью 50 мг помещают 10 мл исследуемого раствора, 5 мл едкого натра, 5 мл свежеприготовленного раствора персульфата аммония и 5 мл диметилглиоксима. Спустя 2-3 мин объем содержимого каждой колбы доводят дистиллированной водой до метки и тщательно перемешивают. Через 6-7 мин измеряют оптическую плотность растворов на выбранной длине волны.
   

---

Массовую долю никеля вычисляют по формуле:

х = m₁*100/m, где:

m₁ - масса никеля, найденная по градуировочному графику, мг;

m - масса навески стали, соответствующая аликвотной части раствора, мг.

Техника безопасности.

1. Осторожно работать со стеклянной посудой, не использовать посуду с трещинами и отколотыми краями.

2. Растворять навеску сплава в вытяжном шкафу.

3. По окончании работы привести в порядок рабочее место.

Контрольные вопросы.

1. Какие кислоты используют для растворения сплавов, содержащих никель? Для чего добавляют азотную кислоту?

Серная и соляная кислоты медленно растворяют никель; разбавленная азотная - очень легко

2. Для чего добавляют никель в сплавы?

Использование никеля в качестве легирующего компонента позволяет создать сплав, имеющих повышенную устойчивость к коррозии. Поэтому его используют для создания антикоррозийного покрытия.

3. На какой реакции основано определение никеля?

NiSO4+C4H8N2O2=Ni[C4H7N2O2]2+2H2SO4

4. Какие катионы мешают определению никеля фотоколориметрическим методом?

Co²⁺ и Fe³⁺

5. Какие методы используют для определения никеля в сплавах?

Фотометрический, комплексонометрический методы

6. Почему при определении никеля необходимо добавлять окислитель?

Продукт окисления диметилглиоксима, образующий с никелем ярко окрашенное соединение, неустойчив, поэтому окислитель, а затем щелочь необходимо прибавлять последними к заранее приготовленной смеси растворов никеля с диметилглиоксимом.

7. Какую навеску сплава, содержащего около 3% никеля, необходимо взять для его определения, если осаждаемая форма будет в виде (C₄H₇N₂O₂)₂Ni, при условии что масса весовой формы должна составлять не менее 0,1г? Объяснить, почему определение никеля в виде (C₄H₇N₂O₂)₂Ni будет более точным, чем NiO.

Лабораторная работа № 27

ФОТОМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ХРОМА В СТАЛЯХ

(ГОСТ 12350-78)

Хром относится к числу наиболее употребляемых легирующих элементов. Он придает стали твердость, прочность, повышает устойчивость к коррозии. Содержание хрома в сплавах колеблется в широких пределах от 0,1-0,2 до 12-30%, а в феррохроме его содержание составляет 60-70%. В железных сплавах

---

хром находится в виде твердого раствора, в форме карбидов Cr₄C, Cr₃C₂, C₇C₃; нитридов CrN, Cr₂N; оксидов Cr₂O₃, силицидов Cr₃Si, CrSi, CrSi₂. Для растворения высокохромированных сталей и сплавов применяют соляную и разбавленную серную кислоты в отсутствие окислителей, так как окислители пассивируют металл и препятствуют его растворению.

4Cr + 6H₂SO₄ + O₂ → 2Cr₂(SO₄)₃ + 2H₂O + 4H₂↑

2Cr + 6HCl + O₂ → 2CrCl₃ + 2H₂O + H₂↑

Для растворения карбидов и нитридов применяют концентрированную азотную кислоту или смесь серной и фосфорной кислот при выпаривании.

Для определения хрома применяют гравиметрический, титриметрический, фотометрический, потенциометрический и спектральный методы.

Цель работы: Определить содержание хрома в стали.

Приборы, посуда, реактивы:

1. 
   Спектрофотометр, кислота соляная, кислота азотная, кислота серная(1:1;1:4),
   
2. 
   кислота уксусная,
   
3. 
   калий марганцовокислый 1%,
   
4. 
   натрий углекислый безводный 20%,
   
5. 
   дифенилкарбазид 0,1% свежеприготовленный раствор( 0,1 г дифенилкарбазида растворяют в 10 мл уксусной кислоты , приливают 90 мл воды и перемешивают), калий двухромовокислый.
   

Сущность метода:

Метод основан на окислении дифенилкарбазида хромом (VI) в сернокислой среде до окрашенного в красно-фиолетовый цвет соединения и измерении оптической плотности окрашенного раствора при длине волны 546 нм.

Железо, никель, марганец и другие элементы, мешающие анализу, отделяют осаждением углекислым натрием.

Порядок выполнения работы:

Приготовление раствора А: 0,2829 г свежеперекристаллизованного и высушенного при 170-180^оС до постоянной массы двухромовокислого калия растворяют в 200 мл воды. Раствор переносят в мерную колбу вместимостью 1 л , доливают водой до метки и перемешивают. 1 мл раствора содержит 0,0001 г хрома.

Приготовление раствора Б: 200 мл раствора А помещают в мерную колбу вместимостью 1 л, доливают водой до метки и перемешивают. 1 мл раствора содержит 0,00002 г хрома.

Ход анализа:

Навеску стали 0,2 г при массовой доле хрома от 0,01 до 0,3 % и 0,1 г при массовой доле хрома свыше 0,3 до 0,5% помещают в коническую колбу вместимостью 100 мл, приливают 10 мл соляной кислоты и умеренно нагревают до растворения. Затем приливают по каплям азотную кислоту до прекращения вспенивания раствора и избыток 2-3 мл. Раствор кипятят до удаления окислов азота, охлаждают, осторожно приливают 5 мл серной кислоты 1:1 и выпаривают до появления её паров. После охлаждения приливают 25-30 мл воды и нагревают до растворения солей. В горячий раствор приливают 2 мл раствора марганцовокислого калия, кипятят до полного выпадения осадка двуокиси марганца и разбавляют водой до 40-50 мл. Затем осторожно, небольшими порциями, приливают 30 мл раствора углекислого натрия.

---

Раствор с осадком нагревают до коагуляции осадка, охлаждают, переносят в мерную колбу вместимостью 250 мл, доливают водой до метки и перемешивают.

Раствор отфильтровывают через два сухих фильтра «белая лента» в колбу, первые порции фильтрата отбрасывают.

Аликвотную часть раствора 50 мл при массовой доле хрома от 0,01 до 0,05% или 10 мл при массовой доле хрома свыше 0,05 до 0,5% помещают в мерную колбу вместимостью 100 мл и приливают 3 мл серной кислоты 1:4. Раствор перемешивают, приливают 5 мл раствора дифенилкарбазида, доливают водой до метки и перемешивают. Если в стали содержится ванадий, растворы после прибавления раствора дифенилкарбазида выдерживают в течении 15 мин.

Через 5 мин измеряют оптическую плотность раствора на спектрофотометре при длине волны 546 нм в кювете с толщиной поглощающего слоя 50 мм, используя в качестве раствора сравнения воду. Из значений оптической плотности анализируемых растворов вычитают значения оптической плотности раствора контрольного опыта. Содержание хрома определяют по уравнению из градуировочного графика.

Построение градуировочного графика:

В 6 мерных колб вместимостью 250 мл приливают последовательно 2,0; 4,0; 6,0; 10,0; 12,0 мл стандартного раствора Б, содержащих 0,04; 0,08; 0,12; 0, 20; 0,24 мг хрома. Раствор в каждой мерной колбе доливают водой до метки и перемешивают.

Их каждой мерной колбы отбирают три аликвотные части раствора по 25 мл и помещают в мерные колбы вместимостью 100 мл. В каждую колбу приливают 3 мл серной кислоты 1:4, 5 мл 0,1% раствора дифенилкарбазида, перемешивают, доливают водой до метки и вновь перемешивают. Через 5 мин измеряют оптическую плотность.

Для приготовления раствора сравнения в мерную колбу вместимостью 100 мл приливают 25-30 мл воды, 3 мл серной кислоты 1:4 и 5 мл 0,1% раствора дифенилкарбазида, перемешивая раствор после прибавления каждого реактива.

Растворы доводят до метки и перемешивают.

По найденным величинам оптической плотности и соответствующим концентрациям хрома строят градуировочный график в программе Exel.

Концентрация Cr, мг	А1	А2	Аср	Аср - Аконтр	х
0,00004	0,129	0,129	0,129	0,109	3,14*10-5
0,00008	0,267	0,269	0,268	0,248	7,19*10-5
0,00012	0,501	0,501	0,501	0,481	1,39*10-4
0,0002	0,677	0,677	0,677	0,657	1,91*10-4
0,00024	0,822	0,824	0,823	0,803	2,47*10-4

---

С, мг/л	А
0,00004	0,129
0,00008	0,268
0,00012	0,442
0,0002	0,677
0,00024	0,823

Массовую долю хрома вычисляют по формуле:

Х=m₁*100/m, где:

m₁ - масса хрома, найденная по градуировочному графику, мг;

m - масса навески стали, соответствующая аликвотной части раствора, мг.

Х=0,020*100/,01993=10,03%

Вывод: В ходе выполнения лабораторной работы я научилась определять содержание хрома в стали.

Техника безопасности:

1. 
   Работа с концентрированными кислотами проводится в вытяжном шкафу
   
2. 
   При работе с концентрированными кислотами обязательно надевать перчатки, защитные очки, халат.
   
3. 
   Соблюдать осторожность при работе со стеклянной посудой.
   
4. 
   Растворение навески стали производится только в вытяжном шкафу.
   

Контрольные вопросы:

1. 
   Для какой цели строится градуировочный график?
   

Для определения концентрации хрома

2. 
   Какие элементы мешают определению хрома фотометрическим методом? Как устранить их мешающее влияние?
   

Железо, никель, марганец и другие элементы, мешающие анализу, отделяют осаждением углекислым натрием.

3. 
   В каком виде хром находится в сплавах?
   

В железных сплавах хром находится в виде твердого раствора, в форме карбидов

Cr₄C, Cr₃C₂, C₇C₃; нитридов CrN, Cr₂N; оксидов Cr₂O₃, силицидов Cr₃Si, CrSi, CrSi₂.

4. 
   Какие кислоты используют для растворения хромсодержащих сплавов? Напишите реакции протекают при этом.
   

Для растворения высокохромированных сталей и сплавов применяют соляную и разбавленную серную кислоты в отсутствие окислителей, так как окислители пассивируют металл и препятствуют его растворению.

4Cr + 6H₂SO₄ + O₂ → 2Cr₂(SO₄)₃ + 2H₂O + 4H₂↑

2Cr + 6HCl + O₂ → 2CrCl₃ + 2H₂O + H₂↑
Лабораторная работа № 28

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХРОМА ПЕРСУЛЬФАТНО-СЕРЕБРЯННЫМ (ФЕРРОМЕТРИЧЕСКИМ) МЕТОДОМ

---

Смотрите также файлы

• Источники и условия психического развития.pptx

• Вич спид туберкулез алматы 2023г. Вичинфекция.pptx

• Электротехническое.doc

• Основы организации санитарноэпидемиологического надзора и медицинского контроля за жизнедеятельностью и бытом в части.pptx

• Дисциплина Квалификация преступлений.doc