7. gyak. Szilárd minta S tartalmának meghatározása égetést követően jodometriásan

Átírás

1 7. gyak. Szilárd minta S tartalmának meghatározása égetést követően jodometriásan A gyakorlat célja: Megismerkedni az analízis azon eljárásaival, amelyik adott komponens meghatározását a minta elégetése révén teszi meghatározhatóvá. A módszer elve Az elemanalízis a szervetlen vegyületek körében a periódusos rendszer összes elemét, a szerves vegyületek esetében csak néhány elemet: a szén, hidrogén, nitrogén, oxigén, kén esetleg halogének meghatározását jelenti. Természetesen nyomelemzési feladatnál a vizsgált elemek köre kibővülhet. A szerves és mondhatjuk a szervetlen vegyületek fenti elemekre irányuló analízis igénye a minta elégetése során keletkező gázok elemzésén alapuló módszerek kifejlődését eredményezte és a szerves vegyületek CHNSX komponenseinek meghatározására valamint a fémek (acélok) C, S, H, O komponenseinek mérésére automatizált berendezések formájában rendelkezésre állnak. Régebben azonban az 1, 2. ábrákon feltüntetett berendezéseket alkalmazták 1. ábra A minta C és H tartalmának meghatározása égetés után gravimetriásan Az égetéses módszer alkalmazásakor a minta C tartalmát CO2dá a H tartalmát H2Oé, N tartalma NOxá amiből redukcióval N2 keletkezik (kénsavas közegben végzett oxidációkor a Nből NH3 lesz Kjeldal módszer, lásd még a KOI (3. gyak.)) S tartalma SO2 á, a halogén tartalmat általában halogeniddé alakítjuk. A minta ezen alkotóinak teljes kinyerése az égetés során az alkalmazott hőmérséklettel ( C) és oxigén átvivő katalizátorok (elsősorban CuO, vagy AgMnO4, Co3O4) alkalmazásával biztosítható. Az elemzés ezt követően egy gázelemzési feladat. Történhet úgy, hogy klasszikus: gravimetriás, 1. ábra, titrimetriás 2 ábra módszereket használunk pl. a víz meghatározás a víz szorpciós oszlopon történt megkötése után vagy a kéndioxidot vízben elnyeletve mennyiségét redoxi titrálással mérjük. A széndioxidot ha mennyisége elegendően nagy mérhetjük gáztérfogatos eljárással is, 3. ábra. Ekkor gázbürettában fogják fel az égésterméket, a széndioxidot lúgban elnyeletik, a maradék gázt a gázbürettába visszavezetve a széndioxid tartalmat a térfogatcsökkenésből számítják ki. Hasonló elvet használnak a füstgázok analízisére, ahol a füstgáz CO2, CO, és O2 komponenseit a gázbürettában a lúgos, réz(i) kloridos, pirogallolos elnyeletés után jelentkező térfogat csökkenés formájában mérhetjük, 4. ábra. 1

2 2. ábra 3. ábra 2

3 4. ábra Automatizált készülékekben, 5 ábra a gázokat általában szorpciós alapon válogatják szét, majd melegítéssel egyenként felszabadítják és hélium vivőgázzal a detektorba juttatják. A detektor legáltalánosabb típusa a hővezetőképességi detektor (fűtött szál hűtése az állandó sebességgel áramló gáz által annak összetételétől függ), de alkalmazhatnak másfajta a gázkromatográfiában alkalmazott detektort is (tömegspektrometria), esetleg nondiszperzív infravörös spektrofotometriát. 1. Porminta teljes kéntartalmának meghatározása: A gyakorlat során egy szilárd minta kén tartalmát kell meghatároznia. A minta kéntartalomtól függően megválasztott mennyiségét ez esetben kb. 0, 1 g ot mázatlan porcelán csónakba mérjük és oxigén áramban a 2. ábrán szemléltetett berendezésben elégetjük. Három párhuzamos égetést végzünk. Hasonlóan a mintához, standard referencia anyagot használva három mérést végzünk szintén 0,1, 0,2 0,3 g körüli bemérésekkel. A keletkező SO2t keményítőt tartalmazó vizes oldatban elnyeletjük, mennyiségét jód mérőoldattal titrálva határozzuk meg. A jód mérőoldatot pontos koncentrációját ismert koncentrációjú tioszulfát mérőoldat segítségével két párhuzamos titrálást végezve állapítjuk meg. A mérés során lejátszódó reakció az alábbi: SO2 + J2 + H2O = SO J +4 H+ A jódoldat pontos koncentrációjának meghatározásakor lejátszódó reakció: 2 S2O32 + I2 2I +S4O62 3

4 5. ábra Ábrázolja a jód jód fogyást a referencia minta kén tartalma (mg) függvényében és a kapott görbe alapján adja meg a vizsgált minta S tartalmát tömegszázalékban. A jód tioszulfáttal meghatározott pontos koncentrációja alapján számítsa ki a a jód fogyás alapján a referencia anyag és a vizsgált minta kén tartalmát és vesse őket össze az első esetben az elmélet a második esetben a kalibrációs görbe segítségével kapott értékkel. A referencia anyagra kapott adatok alapján adja meg a módszer pontosságát ( eltérés a valós értéktől %ban). Számítsa ki mennyi az a kén tartalom, amit még meghatározhat a módszerrel, ha a bemérhető legnagyobb mintamennyiség 5 g a mérhető legkisebb J2 oldat fogyás 0,01 mol/les esetben 1 ml. (Meghatározási határ). Zh kérdések Milyen elemek meghatározása a fő feladat a szerves minták elemanalízisekor? Milyen elvet alkalmazhatunk a minta C, H, N, S alkotóinak meghatározására? Hogyan határozhatjuk meg az égetéssel kapott gáz összetételét? Ismertesse a minta kéntartalom meghatározásának elvét. Számítsa ki a jód oldat pontos koncentrációját ha 10 ml 0,01 mol/l tioszulfátot titrálva 10 ml jód oldat fogy. 6. Számítsa ki a minta kén tartalmát ha 0,01 g bemérés esetén az elnyeletett kéndioxid titrálására 10 ml 0,01 mol/l jód oldat fogyott. 4

5 6. gyakorlat Porminta S tartalmának meghatározása égetést követően jodometriás titrálással 1. Nézze meg elég meleg e a kemence, megfelelő e az oxigén gáz áramlás. Töltsön vizet jelig az elnyelető edénybe és adjon hozzá 5 csepp keményítő oldatot, cseppentsen néhány cseppet a jódoldatból a világos kék szín eléréséig (Ez lesz az összehasonlító szín). Az automata bürettát óvatosan kezelve pumpálja fel a jódoldatot amíg az kissé a 0 jel fölé nem töltődik, óvatosan engedje fel a lyukat a mérőoldat szintje automatikusan a jelre áll be. FONTOS!!! Ha a folyadék elkezdett töltődni a pumpálást hagyja abba, túlpumpálással szétfröcskölheti a bürettában lévő oldatot. 2. Mérjen be analitikai mérlegen 0,1 g ot a referencia anyagból és tolja be a kemencébe az izzó zónába. A gázelvezető dugót bedugva a gáz a titrálóedényen keresztül buborékolva távozik, a kék oldat elszíntelenedik. Adja hozzá a bürettából a jód mérőoldatot, mindaddig, amíg a referencia kék szint vissza nem állította. Olvassa le a mérőoldat fogyást. Ismételje meg a mérést 0,2 és 0,3 g bemérésével. 3. Mérjen be a mintából 0,1 g ot és végezze el a 2 pontban leírt mérést legalább kétszer. 4. Mérjen be 1 ml tioszulfát oldatot az elnyelető edénybe és titrálja meg a jódoldattal. Ezt ismételje meg kétszer. A mérés alakpján számítsa ki a jódoldat pontos koncentrációját. 5. Vegye fel a V(I2)= f(ms) azaz az I = f(c) analitikai függvényt és számítsa ki a minta kén tartalmát tömeg %ban. 6. A SO2 + J2 + H2O = SO J +4 H+ reakció alapján (azaz 1 mol jód 1 mol SO2vel ez 1 mol S (32g S) egyenértékű) számítsa ki a minta és a referencia anyag kén tartalmát m/m %ban. A kapott adatokat vesse össze az elméleti ill. a kalibrációs függvény segítségével kapott értékkel. 7. A referencia anyagra kapott adatok alapján adja meg a módszer pontosságát ( eltérés a valós értéktől %ban).számítsa ki mennyi az a kén tartalom, amit még meghatározhat a módszerrel, ha a bemérhető legnagyobb mintamennyiség 5 g a mérhető legkisebb J2 oldat fogyás 0,01 mol/les esetben 1 ml. (Meghatározási határ). 5

6 1 táblázat Standard 1 Standard 2 Standard 3 Standard átlag Standard szórás Standard bizonylatolt érték Pontosság, % Minta 1 Minta 2 Minta 3 Minta átlag Minta szórás 1 ml tioszulfát 1 1 ml tioszulfát 2 1 ml tioszulfát 3 Átlag Szórás Jódoldat koncentrációja, mol/l Számított meghatározási határ: m (minta), g m(s), mg V jód, ml c (S), m/m % c(s) m/m % 6