Лабораторная работа № 2
ОПРЕДЕЛЕНИЕ МАССОВОЙ ДОЛИ
НИКЕЛЯ В СОЛИ
Сущность методики
Гравиметрическое определение массовой доли никеля в соли основано на осаждении диметилглиоксимата никеля Ni(HДМГ)2 из раствора, приготовленного из точной навески анализируемой соли, и взвешивании продукта реакции, высушенного до постоянной массы при 110–120 °С.
Реакция между ионами никеля (II) и диметилглиоксимом, который обычно берется в виде этанольного раствора, протекает согласно уравнению:
Ni2+ + 2Н2ДМГ → Ni(HДМГ)2 + 2Н+
Диметилглиоксимат никеля – внутрикомплексное соединение с молекулярной кристаллической решеткой – осаждается из раствора в виде ярко-красного объемистого осадка. Соединение практически нерастворимо в воде 
, разбавленных растворах аммиака, растворах солей аммония и в избытке осадителя. Осадок растворим в кислотах, этаноле и в концентрированном растворе аммиака.
С целью получения более крупных кристаллов осаждение диметилглиоксимата никеля проводят в условиях малой степени пересыщения раствора относительно осаждаемой формы. Для этого разбавленный раствор осадителя медленно прибавляют к разбавленному слабокислому горячему анализируемому раствору. После прибавления осадителя в реакционную смесь добавляют разбавленный раствор аммиака до слабощелочной реакции среды, что обеспечивает полноту осаждения ионов никеля.
Осадок для созревания выдерживают под маточным раствором, фильтруют через стеклянный тигель с пористым дном, промывают горячей водой и высушивают в сушильном шкафу до постоянной массы.
Расчет результатов анализа проводят по массе гравиметрической формы, используя формулы
m(Ni) = m(ГФ)·F(Ni/Ni(C4H7O2N2)2 = 0,2032·m(ГФ)
.
Доведение тигля до постоянной массы
Чистый стеклянный тигель с пористым дном № 4 или № 3 выдерживают в сушильном шкафу при 110–120 °С вначале в течение 50–60 мин. После охлаждения в эксикаторе до комнатной температуры и взвешивания, тигель повторно выдерживают 15–20 мин при 110–120 °С, охлаждают, взвешивают и так поступают до тех пор, пока результаты двух взвешиваний не совпадут или будут отличаться не более чем на 0,0002 г.
Расчет массы навески
При расчете массы навески соли следует исходить из того, что масса диметилглиоксимата никеля не должна превышать 0,15 г (легкий кристаллический осадок), а значит, масса никеля в навеске соли не должна быть больше 0,03 г:
m(Ni) = m(ГФ)·F(Ni/Ni(НДМГ)2) = 
г.
Узнав у преподавателя формулу соли, предложенной Вам для анализа, рассчитайте массовую долю никеля в соли и массу ее навески:
.
Расчет объема раствора осадителя
При определении необходимого для анализа объема осадителя исходите из того, что для осаждения никеля следует взять полуторакратный избыток этанольного раствора диметилглиоксима с ω(Н2ДМГ) = 0,01, плотность раствора примите равной 1 г/мл. Объем раствора осадителя рассчитайте с точностью до целых миллилитра.
Так как n(Н2ДМГ)практ. = 1,5n(Н2ДМГ)теор. = 3n(Ni) =
, а
,
то объем раствора Н2ДМГ в миллилитрах равен:
.
Взятие навески соли
1. Чистый сухой стакан вместимостью 50–100 мл взвесьте вначале на технохимических, а затем на аналитических весах. Результат точного взвешивания запишите в лабораторный журнал.
2. Шпателем во взвешенный стакан поместите навеску соли массой, близкой к вычисленной. Массу стакана с навеской определите вначале на технохимических, а затем на аналитических весах. Результат взвешивания занесите в лабораторный журнал.
3. Навеску соли аккуратно пересыпьте в стакан вместимостью 300–400 мл, предназначенный для осаждения ионов никеля (II). Стакан ополосните несколько раз дистиллированной водой и полученный раствор количественно перенесите в стакан для осаждения.
4. Массу взятой навески соли определите по разности масс стакана с солью и пустого стакана.
Получение осаждаемой формы
В стакан с навеской прибавьте цилиндром 15 мл 2 моль/л раствора хлороводородной кислоты, перемешайте смесь стеклянной палочкой до полного растворения соли, а затем прилейте 100 – 120 мл дистиллированной воды. Раствор тщательно перемешайте и по палочке медленно, при постоянном перемешивании, прибавьте рассчитанный объем раствора осадителя. Стакан поставьте на песчаную баню и нагрейте реакционную смесь почти до кипения. Сняв стакан с песчаной бани, добавьте в горячий раствор по каплям при перемешивании 2 моль/л раствор аммиака до появления его слабого запаха. Раствор с осадком оставьте для созревания на один час на водяной бане, а затем проверьте полноту осаждения никеля (II) диметилглиоксимом.
Фильтрование и промывание осадка
Отделение осадка диметилглиоксимата никеля от маточного раствора проводят фильтрованием под вакуумом. Для этого вставьте стеклянный тигель в резиновую пробку, которую затем вставьте в горло колбы Бюхнера, присоединенной к водоструйному насосу. Включите насос и, аккуратно, по стеклянной палочке, слейте на фильтр большую часть раствора. Осадок с оставшейся частью раствора перемешайте и перенесите по палочке на фильтр, следя за тем, чтобы уровень жидкости в тигле не превышал половины его высоты.
Чтобы количественно перенести осадок на фильтр необходимо воспользоваться промывалкой с горячей дистиллированной водой и дополнительной стеклянной палочкой с резиновым наконечником. Вначале протрите резиновым наконечником стеклянную палочку, которую вы использовали при осаждении и фильтровании диметилглиоксимата никеля. Смойте частицы осадка с палочки в стакан струей воды из промывалки. Затем резиновым наконечником стеклянной палочки почистите внутреннюю поверхность стакана, смывая осадок на фильтр. Осадок промойте на фильтре горячей дистиллированной водой до отрицательной реакции промывных вод на хлорид-ионы (реакцией с нитратом серебра).
Получение гравиметрической формы
Тигель с осадком доведите до постоянной массы высушиванием в сушильном шкафу при 110–120 °С. Продолжительность первой выдержки 50–60 мин, последующих – 15 – 20 мин.
Расчет результатов анализа
По массе гравиметрической формы рассчитайте массовую долю никеля в соли. Проведите математико-статистическую обработку результатов пяти параллельных определений и проверку правильности результата анализа.
Вопросы для защиты лабораторной работы № 3
1. Приведите формулы для расчета массовой доли никеля в соли известного состава, массы навески этой соли и массы никеля в гравиметрической форме.
2. Рассчитайте минимальные значения массы гравиметрической формы диметилглиоксимата никеля и навески соли никеля известного состава, взятой для анализа, при которых относительная погрешность анализа не превысила бы 0,2%.
3. Объясните, как измеряют массу твердой аналитической пробы.
4. Объясните, почему осаждение никеля (II) в виде диметилглиоксимата проводят из горячего разбавленного слабокислого раствора, а в конце осаждения добавляют аммиака до слабощелочной реакции среды.
5. Приведите формулу для расчета объема спиртового раствора диметилглиоксима, необходимого для осаждения никеля, и объясните, почему нельзя добавлять большой избыток осадителя.
6. Объясните, как отделяют осадок диметилглиоксимата никеля от маточного раствора, как его отмывают от примесей и как получают гравиметрическую форму.
7. Перечислите преимущества применения органических осадителей по сравнению с неорганическими. Перечислите преимущества гравиметрической формы диметилглиоксимата никеля перед оксидом никеля(II).
