Тест. 647736649676_Лекция 1-9 АМС. Деп аталады

• Название: Деп аталады
• Дата: 26.05.2021
• Размер: 412 Kb.
• Имя файла: 647736649676_Лекция 1-9 АМС.doc
• Тип: Анализ; #210386
• страница: 3 из 8

Балқыма және күйдіру арқылы айыру.

Сілтілік металдар карбонаттарымен балқыту. Силикаттарды айырудың негізгі әдісі. Жиі қолданылатыны – содамен балқыту. Мұндай балқыту ұшқыш компаненттерді (фтор, хлор) анықтауда қолданылады. Өйткені, бұл карбонаттардың балқу температурасы төмен, соның салдарынан кейбір силикаттарды толық айыра алмайды. Содамен балқыту жүргізгенде, сонымен қатар, кейбір элементтер тотығады, толық тотығу жүру үшін селитра мен калий хлоратын қосады. Тотықтырғышты тигельді бүлінуден сақтау үшін немесе берілген компонентті жоғары тотықтырғышқа айналдыру үшін қосады. Қосатын тотықтырғыш шамасы руда құрамына қарай бірнеше түйіршіктерден 0,5г-ға дейін болады. Селитра қатысында тигель аздап желінуі мүмкін, сондықтан оны өте аз алған дұрыс, селитра соданың балқу температурасын төмендетеді. Толық талдау үшін қолданылатын сода кремнезем, алюминий, темір, кальций, магний шамасына зерттелуі тиіс. Қоспа шамасы 2 мг-нан аспаса есептеулерге түзетулер еңгізеді, қоспа көп болса сода тек жекелеген талдауларға ғана қолданылады.

Балқыту барысы. 0,5-0,8г ұнтақталған өлшемді 5-6 бөлік содамен платина тигельде араластырады (қажет болса селитра қосады). Негізгі рудалардың талдауы кезінде сода алты еселік қатынаста алынуы міндетті. Тигельдің өзінде шыны таяқшамен араластырады. Балқытуды қыздырғышта жүргізетін болса қоспасы бар тигельді әуелі бір жағынан қыздырып, балқытады. Сонан соң ғана екінші жағына ауыстырады. Бүйір жағындағы қоспа балқып, «отырған» соң тигельді түбінен қыздырады. Әйтпесе домалақтанып ортасы көтеріледі де, балқыту қиын болады. Муфельде балқытқанда тигель табаны асбест бетпен орап, аса ыстық емес жерге қойып, балқыған соң барып ыстық жеріне ауыстырады. 800°С температуралы муфель пештерінде калий-натрийдің карбонатымен балқыту ғана мүмкін. Ескеретін жағдай, муфельде балқытқанда қыздырғышпен балқытқанға қарағанда тигельдің бүліну мүмкіншілігі көбірек, әсіресе балқыманың жоғары тұсы қоңыр түсті із қалдырады. Сондықтан балқымасы бар тигельді муфель пешінде ұзақ ұстамау керек. Тигельді алдын-ала қыздырған муфельге қойып, суып жатқан муфельден алып тастаған жөн. Балқыту әдетте 20-40 минутқа созылады, балқудың аяқталғанын көбік, көпіршік бөлінудің тоқтағанынан көруге болады. Қақпағын ашып, тигельді балқыма табанының жартысы мен қабырғаны басып тұратындай етіп, еңкейтіп қояды, сонда тигельге су құйғанда жылдам алынады. Кейде тигельді қысқышпен ұстап балқыманы жұқа қабат етіп шайқап жаяды (тигель қабырғасына). Әсіресе балқыма түсіне көңіл аудару керек. Жасыл немесе көк түс интенсивті болса марганецтің шамасын байқайды. Сулы сығындысы жасыл түсті болып, қышқылдағанда қызғылт түске боялса Mn бар екенін, сары түсті сығынды – хром бар екенін көрсетеді. Сулы сығындының жеке талдауы жүргізілмесе табақшаны немесе стақанды сағат шынысымен жауып, тұз немесе басқа қышқыл құяды. Балқыма қалдығын сұйытылған қышқылда ерітіп, негізгі ерітіндіге қосады. Балқымаға су қоспас бұрын тұз қышқылын құюға болмайды, әсіресе балқымада Mn болса немесе селитра қосылса. Өйткені хлор бөлініп платинаны ерітіп жіберуі мүмкін. Балқыманы айырғаннан кейін кремний қышқылы ақ қабыршақ түрінде бөлінеді. Таяқшамен араластырғанда ұсақ бөлшектер түрінде болса, өлшендінің толық балқығандығын көрсетеді. Мұндай жағдайларда кремний қышқылының буландырғаннан соңғы тұнбаны байқап күлдеп, тағы да балқытады. Егер материал шамасы жеткілікті болса, жаңадан өлшенді алған ыңғайлы. Себебі қайта балқығанда кремнеземнің жеңіл тұнбасы бетіне қалқып шығып, жоғалту болуы мүмкін.

Балқымадан тазартылған тигельді қатты қыздырып, бетінде қара дақ қалмауын қамтамасыз ету керек (дақ - «тигель ауруы» деп аталады). Мұндай дақ силикаттар құрамында темір әсіресе оксид түрінде көп болса. Сонымен қатар, мұндай дақ балқу өте жоғары температурада жүргізілсе пайда болады. Мұндай дақ пайда болғанда (1:1) тұз қышқылын қайнатып, негізгі ерітіндіге қосады. Бос тигельді күйдіреді, егер дақ кетпесе тұз қышқылымен қайнатуды қайталайды. Алдын алу мақсатында өлшендіні алдын ала балқығанға дейін күйдіреді, селитра кристалдарын қосу да көмектеседі. Темірге бай рудаларды алдын ала концентрлі тұз қышқылымен өңдейді және құрғағанша буландырады. Құрғақ қалдықты тұз қышқылымен ылғалдап қыздырады және сумен сұйылтады. Ерімеген бөлігін (темірдің шамасы азайған) сүзіп, шайып, фильтрді жағып содамен балқытады да, әдеттегідей балқыма ерітіндісін тұз қышқылды сығындыға қосады.

Бурамен балқыту. Бура өте эффектілі балқытқыш болып саналады, ол касситерит, хромит, корунд сияқты өте тұрақты минералдарды айырады. Әдетте бура содамен қоспа түрінде қолданылады. Оның кемшілігі анықтаулар алдында бордан тазарту қажеттігі, сондықтан бурамен балқытуды толық талдау жүргізгенде жиі қолданбайды. Циркон, корунд, шиннель тағы басқа айырылуы қиын минералдар үшін ғана қолданылады .

Күйдіргіш сілті немесе сутегі пероксидімен балқыту. Бұл түрі де көп қолданылмайды. Кемшілігі - күміс, никель немесе темір тигельдер қолдануды қажет етеді. Ол жағдайда ерітіндіге басқа металдардың тұздары енеді. Бұл балқытқыштарды қолдану рудалар талдауында қарастырылады.

Күйдіру арқылы айыру (спекание). Өлшендіні соданың өз мөлшерімен күйдіру темірлі силикаттар талдауында жақсы нәтижелер береді. Тигельден балқынды жылдам алынады, тигельдің бүлінуі болмайды. Егер кенде хром мен никель болған жағдайда күйдіру ыңғайсыз. Кальций карбонаты мен аммоний хлоридімен күйдіру сілтілік металдарды анықтауда кең қолданылады.

3. 
   Кремнеземді анықтау
   

«Негізгі өлшендіден» анықталады, балқытқыш – сілтілік металдар карбонаттары. Нәтижесінде түзілген силикаттар қышқылдармен айырылып колоидты кремний қышқылы түзіледі. Оның сандық анықтауын жүргізуде қышқылмен буландыру арқылы тұнбаны сусыздандырады. Кремний қышқылын толық бөліп алу үшін құрғата буландырады немесе күкірт қышқылымен бу шыққанша буландырады. Тұз және азот қышқылымен буландырғанда кремний қышқылының 1-2% - ы біріншілік кептіргенде ерітіндіде қалады, сүзіндіні негізгі тұнбадан бөліп алып алу үшін екіншілік кептіре буландырады. Дегенмен, мұндай өңдеуден кремний қышқылы толық бөлінбейді. Кремний қышқылы тұнбасы әдетте әртүрлі қоспалармен ластанады. Әсіресе титан және т.б. элементтермен (жеңіл гидролизденетін).

Кремний қышқылы ерітіндіден желатин ерітіндісін қосқанда жылдам бөлінеді. (К.М.Тимофеюк ұсынған). Ерітінді ылғал тұздарға дейін ғана буландырылады. Тұнбадағы кремний қышқылында қоспалар қышқылмен кептіруге қарағанда аз болады. Ерітіндіде қалған кремний қышқылы 1,5-дық оксидтерді аммиакпен немесе пиридинмен тұндырғанда бөлінеді. Дәл талдау жүргізгенде бұл «қосымша кремнезем» анықталып, негізгіге қосылады. Егер алюминий, темір, титан шамасы (кварцит, құм) аз болса кремний қышқылы толық бөлінбейтіндігін ескеру керек.

4. 
   Қателіктер
   

Кремнеземді анықтау әдісі дәл емес. Параллель талдаулар ±0,1-0,2% (өлшендіге қарағанда) айырмашылықта болады. Себептері:

1. 
   Үлгіде бор мен вольфрам болуы. Бор кремнеземмен өлшендіні күйдіргенде де қалады, оны балқытқыш немесе күкірт қышқылдарымен өңдеп тазартады. Вольфрам қатысында SiF₄-ті айдағаннан кейінгі қалдықты 800°С температурадан асырмай қыздыру қажет.
   
2. 
   Глазурі бүлінген табақшаларды қолданғанда (қышқылмен буландырғанда кремнезем бөлінеді).
   
3. 
   Кремний қышқылын күйдіргенде температураның жеткіліксіздігі; күйдіруді 900^оС-дан төмен температурада жүргізбейді, ыңғайлысы - 1000°С.
   
4. 
   Шашырау арқылы жоғалту (балқытқыш және күкірт қышқылдарымен қайнатқанда) және қалдықты күйдіргенде кремнезем шамасы азаяды.
   

Кремнеземнің шамасының азаю себептері :

1. 
   «Қосымша кремнеземді» анықтау жүргізілмесе қалған тұнбадағы кремний қышқылының толық бөлінбеуі. Сонымен қатар, кремний қышқылын тұз қышқылымен сүзу алдында ұзақ қалдыру да кремнезем анықтауын төмендетеді.
   
2. 
   Кенде сілтілік және сілтілік жер металдар болса, балқыма толығымен айырылмайды. Айырылмаған бөлшектер кремний қышқылы тұнбасына ауысады; балқытқыш және күкірт қышқылдарымен өңдегенде күйдіргенде ыдырамайтын сульфаттар түзіледі. SiF₄-тен тазартылған соң қалдықтың салмағы түзілген сульфаттар есебінен көбейіп, кремнезем шығымын төмендетеді.
   
3. 
   Сілтілік металдар хлоридтерінің толық жуылмауы кремний қышқылы қалдығын жуғанда сульфаттар түзілуге әкеледі. Егер сілтілік металдар тұздары жуылмаса, кремний қышқылы тұнбасы сұрлау болады.
   
4. 
   Кремнезем тұнбасын байқаусызда күлдеп алу шығымын төмендетеді.
   

Кремний қышқылының толық бөлінбеуінен қателікті алюминийді анықтаудағы жүргізілетін қателік толықтырады. Сондықтан бұл қателік байқалмауы да мүмкін. Басқа қателіктер талдау нәтижелерінің суммасынан анықталады.

Кейде ерітінді дайындауға қолданылатын зат суда толық ерімейді. Мұндай жағдайда өлшендіні судың аз мөлшерінде ерітіп алып, сүзіп, фильтратты белгілі көлемге дейін сумен жеткізеді. Әдетте 100 мл ерітіндідегі еріген зат шамасын есептеп, алынған шаманы шартты түрде пайыздық шамамен теңестіреді. Мәселен, натрий нитратының 2 г-ы 100 мл ерітіндіде ерісе, оны шартты түрде 2 %-дық ерітінді деп алады.

Егер еріген заттың кристалдық суы бар болса, өлшендінің шамасын 100 мл ерітіндіде сусыз тұздың шамасы қажетті шамада болатындай етіп ескеріліп есептелуі қажет.

5. 
   Қышқыл ерітіндісі
   

Қышқыл ерітінділері, тұрақты құрамда болса, (сірке, бор, қымыздық т.б.) тұздар мен негіздер ерітінділері үшін жүргізілген есептеулер сияқты есептеу жүргізіп, дайындайды. Тек ерітінді күйінде кездесетін қышқылдар болса (тұз, азот, күкірт қышқылдары т.б.) есептеу жұмыстары күрделірек болады. Сұйытылған ерітінділер концентрациясын 4 әдіспен белгілейді:

1. 
   100 мл ерітіндідегі қышқыл грамм санымен көрсетіледі. Мәселен, 5 г HCl 100 мл ерітіндіде ерісе ол 5%-дық ерітінді болады. Мұндай ерітінді дайындау үшін бастапқы HCl-дың меншікті салмағын білу керек.
   
2. 
   100 мл концентрлі ерітіндіде (көлемі бойынша) миллилитр санымен көрсетіледі. Мәселен, HCl-дың 10% (көлемі бойынша) ерітіндісі 100 мл ерітіндіде 10 мл концентрлі HCl және 90 мл H₂O бар деген сөз.
   
3. 
   Концентрлі ерітіндінің сумен сұйылту дәрежесімен көрсетіледі. Сұйылту дәрежесі бөлшек түрінде көрсетіледі, алымы – концентрлі қышқыл көлемі, бөлімі - судың көлемі. Мысалы: 1:1 ; 1:2 ;
   
4. 
   Ерітіндінің концентрациясының меншікті салмағына тәуелділік кестесін қолданып меншікті салмағы шамасымен көрсетіледі .
   

Силикаттар талдауы
Силикаттар магмалық және көптеген шөгінді тау жыныстарының маңызды минералдары болып табылады. Силикаттар құрамына кіретін элеметтердің көп болуымен және кристалдық құрылысының құрылыстық әр түрлі болуымен сипатталады. Кремний оттегінің тетраэдр [ SiO₄]^4- негізгі құрылыстық бірлігі болып табылады. Олардың басты элеметтеріне Si және Al-ден басқа H, O, Na, K, Ca, Fe жатады. Басқа элеметтер микро қоспа түрінде кездеседі.

Силикаттарда анион түзетін элеметтердің ішінде кремний және оттегіден басқа сутегі маңызды рөл атқарады (ОН^- және Н₂О түрінде) және фтор да аз мөлшерде өз үлесін тигізеді. ОН^- иондар түрінде кристалл торларына кіретін конституциялық су қыздыруға төзімді және әр түрлі қосылыстарда 300º-да 1000ºс жоғары температурада бөлінеді. Силикат құрамындағы катионның сілтілігі артқан сайын және судың мөлшері азайған сайын оның кристалдық құрылысының бұзылуы және судың бөліну температурасы артады. Силикаттардың басты қасиетін анықтайтын құрылысы бойынша оларды келесі кластарға бөледі:

1) Ортосиликаттар және диортосиликаттар: мұнда сәйкес радикал [SiO₄]^4- - тетраэдрлар және қосақталған тетраэдрлер [Si₂O₇]^6-. Меншікті салмағы 3,2; Құрамындағы алюминийдің мөлшері артқан сайын қышқылға төзімділігі артады. Силикаттардың бұл класына циркон, гранат, топаз, дотолит, каламин т.б. жатады.

2) Сақиналы силикаттар. Радикал – сақина [Si₃O₉]^6-, [Si₆O₁₈]^12-, [Si₄O₁₂]^8-. Өзінің қасиеті бойынша олар каркасты алюмосиликатар мен ортосиликаттар арасында орналасады. Меншікті салмағы 2,8. Тұз қышқылында біртіндеп ыдырайды да, гель тәрізді mSiO₂*nH₂O түзіледі. Силикаттардың бұд класына бентонит, берилл, волластонит, турмалин, амофилий жатады.

3) Тізбекті силикаттар: радикал кремний қышқылды [Si₂O₆]^4- тетраэдрлері; Меншікті салмағы бойынша ортасиликаттарға ұқсас. Тұз қышқылында мүлдем ыдырамайды, егер біраз бөлігі еритін болса, олар гель тәрізді кремний қышқылын түзбейді. Бұл класқа пироксен, рамзайт, кетролий жатады.

4) Таспалы (ленталы) силикаттар қос сақиналы түрде болады: радикал – [Si₄O₄]^6- тетраэдрлік кремний қышқылының сақинадан жасалған шексіз лента. Міндетті түрде ОН^-, кейде F^-, O^2- кездеседі. Бұл класқа амфибол топтары және алюмосиликаттардан жадеит, мүйізді алданымшы (роговая обманка) және котофорит жатады.

5) Қабатты силикаттар: радикал – тетраэдрлік кремний қышқылының сақинадан жасалған шексіз қабат, [Si₂O₅]^12-. Бұл класқа тальк, каолинит, антигорит, слюда – мусковит т.б. жатады.

Силикатты тау жыныстары құрамындағы SiO₂ мөлшері бойынша шартты түрде бес топқа бөлінеді:

1. 
   Ультрақышқыл SiO₂ › 78;℅
   
2. 
   Қышқыл SiO₂ 65 – 78℅;
   
3. 
   Орташа SiO₂ 55 - 65℅;
   
4. 
   Негіздік SiO₂ 38 - 55℅;
   
5. 
   Ультранегіздік SiO₂‹ 40℅ ;
   

Ультрақышқыл және қышқыл силикаттың құрамында сілтілік металдардың және екі валентті металдардың мөлшері өте аз кездеседі. Олардың 10-16℅ Al₂O₃ және 7-8℅ сілтілік металдардың оксидтерінен тұрады. Орташа силикаттарда Al₂O₃ және Fe₂O₃ мөлшері көп болады.

Негіздік және ультранегіздік силикаттарда МеО (әсіресе магний оксиді) түріндегі оксидтердің мөлшері жоғары. Ал сілтілік металдар және алюминий мүлдем төмен болады. Біраз мөлшерде Ni, Cr және Fe (II) кездеседі. Силикаттарды сипаттау үшін олардағы 13 компонентті анықтаса жеткілікті. Оларға SiO₂, Al₂O_3, Fe₂O₃, FeO, MgO, CaO, Na₂O, K₂O, H₂O^-, H₂O⁺, TiO₂, MnO, P₂O₅ жатады. Кейбір силикаттарда карбонатты көміртек кездеседі. Бірқатар силикатты минералдарда ОН^- тобын фтор алмастырады. (Сондықтан анализ алдында F-ды анықтайды).

Химиялық анализге дайындық, силикатты минералдық компонентін анықтау әдісіне және алға қойылған міндеттерге байланысты жүргізіледі. Силикаттарды ыдырату силикатты минералдардың химиялық реагенттермен әрекеттесіп, кристалдық құрамының бұзылуынан және жай қосылыстың түзілуінен тұрады. Силикаттарды ыдырату әдістерін екі топқа бөледі:

1. 
   Үлгіні сілтілермен және сілтілік металдардың тұздарымен жоғары температурада өңдейді. Бұл әдіс копкомпоентті анализ жасаған кезде қолданылады.
   
2. 
   Үлгіні фтор сутек қышқылынан басқа қышқылдардың қоспасымен өңдейді. (Ашық ыдыста ыдыратқанда кремний қышқылы кетеді (удаляется) және анализ қалған компоненттер бойынша жүреді).
   

Силикаттарды айыруға қолданылатын кең тараған әдіс үлгіні калий немесе натрий карбонаттарымен балқыту болып табылады. Балқытуды платина тигельдерде 950^o-1000^oC температурада жүргізеді. Соңынан сумен сілтілендіргенде магний, кальций, темір, титан, цирконий аз еритін қосылыстарға ауысады. Кремнийдің шамалы мөлшері еритін сілтілік металдар силикаттары түрінде ерітіндіге ауысады. Ертіндіге сонымен қатар алюминий, марганец (ҮІ) алюминат және манганат түрінде, молибден (ҮІ), ванадий (Ү) және хром (ҮІ) ауысады. Тұз қышқылын қосқанда цирконий фосфатынан басқа гидроксидтер тұнбалары (фосфаттар мен карбонаттар) ериді, ал кремний қышқылы әуелі коллоидты ертінді түзеді, сонан соң ертінді буланғаннан соң қиын еритін гельге айналады. Бұл екі фазалы жүйе ары қарай анализденеді.

Силикатты минералдарды қышқылмен ыдырату сілтілік металдарды жалындық фотометрия әдісімен анықтау және олардағы микроқоспаларды анықтау үшін қолданылады. Соңғы уақытта силикаттарды ыдырату үшін термохимиялық әдіс жиі қолданылуда. Ол екі сатыда жүреді: біріншісінде силикаттар аммоний фторидімен әрекеттесу процесі жүреді. Бұл процесс аздаған экзотермиялық эффектпен және аммиак бөліне жүретін процесс. Екіншісінде жүйеге үлгі компаненттерімен сәйкес тұздар түзетіндей шамада азот, тұз, күкірт неме басқа қышқылдар қосылады. Бұл реакциялар да жылу бөле жүреді. Нәтижесінде силикатты материал толық ыдырайды, екі фазалы жүйе түзіледі. Айырылудың термохимиялық процесіне альбит мысалында мынадай теңдеуді мысалға келтіруге болады:

І саты Na[AlSi₃O₈]+NH₄F→NH₃↑+H₂O+Na[AlSi₃O_8-nF_n]
ІІ саты Na[AlSi₃O₈]+24NaF+22HCl→(NH₄)₃AlF₆+3H₂SiF₆+21NH₄Cl+8H₂O
ІІІ саты H₂SiF+6H⁺+9H₂O→[H₂Si₂O₅+H₄SiO₄]+18HF
Na[AlSi₃O₈]+NH₄F+22HCl→(NH₄)₃AlF₆+3H₂Si₂O₅ ↓ +21NH₄Cl + H₂SiO₄
Сирек және шашыраңқы элементтер

Д.И.Менделеевтің периодтық жүйесіндегі, табиғаттағы көптеген элементтер ертеде өте сирек қолданылған немесе мүлдем қолданылмаған. Қазіргі кезде олар өздеріне тән сцецификалық қасиеттерінің арқасында өнеркәсіпте, техниканың жаңа салаларын дамытуда, атом энергетикасында, ракета, машина өнеркәсібінде кең қолданылуда. Мұндай элеметтерге Li, Be, Ti, Rb, Sr, Y, Hf, Zr, Nb, Cs, Ta, Ga, Ge, Se, Te, Re жатады. Олрадың көбі минералдар түзбейді немесе өте сирек минералдар түзеді.