Для его построения в ряд мерных пробирок ёмкостью 25 мл вводят 0,5
Учебные материалы


Для его построения в ряд мерных колб ёмкостью 25 мл вводят 0,5



Карта сайтаПереход по ссылке Переход по ссылке Переход по ссылке Переход по ссылке

Загрузка...
Загрузка...
Загрузка...

^ ТОРИЯ С АРСЕНАЗО - III


В настоящей работе используется метод градуировочного (калибровочного) графика. Для его построения в ряд мерных колб ёмкостью 25 мл вводят 0,5; 1,0; 1,5; 2,0; 3,0 мл стандартного раствора нитрата тория с содержанием тория 50 мкг/мл, затем по 1 мл 0,05 %-го водного раствора арсеназо-III. Концентрированной соляной кислотой (7 N) растворы доводят до метки, тщательно перемешивают и измеряют оптическую плотность на фотоэлектроколориметре КФК-3 (см. в работе «Определение урана с пероксидом водорода») относительно холостого раствора. Для его приготовления берут такие же растворы, но без тория. Техника измерения изложена в инструкции соответствующего прибора.
Следует отметить неустойчивость окраски растворов во времени. По этой причине интервал времени между образованием комплексного соединения и измерением для всех образцов должно быть одинаковым.
Для определения тория в пробе проводят те же операции, что и для построения калибровочного графика. Если в пробе присутствует титан, цирконий (но не более 1 мг), то в анализируемый раствор перед разбавлением вводят 1 мл 0,5 %-го раствора щавелевой кислоты.

^ 4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ УРАНА В ПРИСУТСТВИИ АЛЮМИНИЯ


И ВАНАДИЯ (С АРСЕНАЗО - III)


Теоретические основы метода изложены в работе «Определение актиноидных элементов по спектрам поглощения интенсивно окрашенных комплексных соединений».
^ 4.1. ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ
Реактивы:

  1. 0,1 N раствор соляной кислоты;

  2. 10 %-ный раствор аммиака;

  3. 5 %-ный раствор карбоната аммония;

  4. cоляная кислота ( плотность 1,12 г/мл);

  5. арсеназо - III – 0,1%-ный водный раствор;

  6. уротропин – 25 %-ный раствор;

  7. стандартный раствор уранила.

Перед выполнением работы ионообменная смола (катионит КУ-2) должна быть переведена в Н+–форму. Для этого колонку со смолой заполнить 0,1 N раствором соляной кислоты, выдержать смолу в течение (10 – 15) минут и промыть водой.
Далее анализируемый раствор, содержащий уран, ванадий и алюминий с рН = (1,5 – 2,0) (в случае необходимости откорректировать кислотность с помощью аммиака или соляной кислоты), пропускают по каплям через колонку с катионитом. Скорость истечения раствора должна составлять (1 – 2) капли в секунду. Затем через колонку пропускают около 40 мл водного раствора аммиака.
Уран (в форме уранила) вымывают из смолы 25 мл горячего раствора карбоната аммония (или натрия). К полученному раствору (элюату) добавляют:

  • соляной кислоты (концентрированной) из капельницы до рН = 2;

  • раствор арсеназо - III в объеме 2 мл;

  • уротропин – 2 мл.

Переливают раствор в мерную колбу на 50 мл и доводят объём до метки дистиллированной водой. Тщательно перемешивают. Раствор готов для фотометрирования, но определение проводят после приготовления стандартного (эталонного) раствора и холостого раствора (т.е. раствора, содержащего растворитель и краситель, но без определяемого вещества).
Эталонный раствор готовят следующим образом: в мерную колбу на 50 мл вводят:

  • стандартный раствор с содержанием урана 100 мкг;

  • уротропин – 2 мл;

  • арсеназо - III 2 мл;

  • соляную кислоту (плотностью 1,12 г/мл) – до достижения рН = 2.

Доводят объем раствора до 50 мл (по метке) водой, перемешивают.
Холостой раствор готовят аналогично, но без добавления урана.
Фотометрирование проводят на фотоэлектроколориметре КФК-3 (см. в работе «Определение урана с пероксидом водорода») методом сравнения при λ = 670 нм.

  1. ^ ТУРБИДИМЕТРИЧЕСКОЕ/ НЕФЕЛОМЕТРИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТОРИЯ



1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ


1.1 Познакомиться с теоретическими основами нефелометрического и турбидиметрического методов анализа.
1.2. Изучить аппаратуру и освоить методику выполнения турбидиметрического определения тория.
1.3. Определить содержание тория в неизвестной пробе.

^ 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НЕФЕЛОМЕТРИЧЕКОГО И


ТУРБИДИМЕТРИЧЕСКОГО МЕТОДОВ АНАЛИЗА


В указанных методах анализов используются явления рассеяния или поглощения света твердыми или коллоидными частицами, находящимися в жидкой фазе во взвешенном состоянии. Термин «рассеяние» применительно к взаимодействию излучательной энергии с веществом, описывает разнообразные явления. При этом всегда имеется в виду случайное изменение направления излучения. Рассеяние зависит от длины волны излучения, размера и формы рассеивающих частиц и иногда от расположения их в пространстве.
При прохождении светового потока через взвеси мельчайших твёрдых частиц в растворителе, т.е. через дисперсную систему, наблюдается боковое рассеяние света, благодаря чему свет, проходящий через среду, имеет вид мутной полосы. Мутность её объясняется рассеянием светового луча и зависит от различных причин. Если линейные размеры частиц больше длины падающей световой волны, то рассеяние света обусловлено преломлением света на границе раздела «частица – растворитель» и отражением света частицами. Если же линейные размеры частицы меньше длины волны падающего света, то наблюдается дифракция световой волны, огибание ею частицы.
Интенсивность рассеянного света с увеличением числа рассеивающих частиц возрастает; на этой закономерности основаны два родственных аналитических метода определения концентрации вещества: нефелометрия и турбидиметрия.
НЕФЕЛОМЕТРИЧЕСКИМ методом анализа называют метод, основанный на измерении интенсивности светового потока, рассеянного твёрдыми частицами, находящимися в растворе во взвешенном состоянии.
ТУРБИДИМЕТРИЧЕСКИМ методом анализа называют метод, основанный на измерении интенсивности потока, проходящего через раствор, содержащий взвешенные частицы, при этом интенсивность проходящего потока уменьшается вследствие поглощения и рассеяния падающего светового потока.
Согласно рис. 1 можно записать:
Io = Ip + Iпр + Ioтр. (31)
Значение интенсивности отраженного света в условиях стандартизации опытов является постоянным, а интенсивности рассеянного и проходящего потока зависит от концентрации взвешенных частиц в растворе.
В 1871 году Релей вывел уравнение, которое описывает рассеяние света небольшими частицами:
, (32)
где n1 и n – коэффициенты преломления частиц и среды;
^ N – общее число частиц;
V – объём частиц;
 – длина волны падающего света;
r – расстояние от наблюдателя;
 – угол, образованный падающим и рассеянным светом.
При нефелометрических определениях величины коэффициентов преломления, r и остаются постоянными. Поэтому уравнение (32) преобразуется к виду:
, (33)
где K – коэффициент пропорциональности.
Из уравнения (33) следует, что интенсивность рассеянного светового потока пропорциональна числу дисперсных частиц, т.е. концентрации определяемого вещества.
На интенсивность рассеянного светового потока влияет не только количество, но и размеры частиц – обстоятельство, значительно усложняющее практическое выполнение нефелометрического анализа.
Кроме этого, согласно уравнению (33), интенсивность рассеянного света быстро возрастает с уменьшением длины волны. Поэтому рекомендуется применять падающий свет с коротким участком длин волн, т.е. необходимо применять светофильтры. Если анализируемую суспензию облучают белым светом, то, в результате значительно большего рассеяния коротких волн рассеянный свет имеет голубой оттенок, а проходящий – красный.
При турбидиметрических измерениях связь между интенсивностью прошедшего через суспензию света и размером частиц взвеси описывается уравнением:
, (34)
где с – концентрация поглощающих частиц в растворе;
b – толщина поглощающего слоя;
d – средний диаметр поглощающих частиц;
k и а – константы, зависящие от природы суспензии и метода измерения;
λ – длина волны.
Уравнение (34) справедливо только для сильно разбавленных суспензий. При аналитических определениях методом турбидиметрии пользуются для данной серии анализов одним и тем же прибором, суспензии готовят строго по методике. Это означает, что определения проводятся при постоянных k, d, и в уравнении (34); последнее в результате этого преобразовывается к виду:
(35)
Таким образом, основное уравнение турбидиметрии подобно уравнению Бугера – Ламберта – Бера для поглощения света окрашенными растворами. По этой причине для турбидиметрии пригодны колориметры, фотоколориметры, спектрофотометры.
Как следует из уравнений (32) и (34) интенсивность рассеянного света в значительной степени зависит от размера частиц взвеси. Поэтому при осуществлении этих методов анализа необходимо соблюдать ряд условий, определяющих успех работы.

  1. Вследствие того, что при работе этими методами обычно применяют сильно разбавленные растворы, получаемые взвеси должны иметь ничтожную растворимость.

  2. Получение правильных результатов при анализе суспензий зависит от методики получения суспензий и от воспроизводимости их оптических свойств. На эти результаты влияют следующие факторы:

  • концентрация ионов, образующих осадок;

  • отношение между концентрациями смешиваемых растворов;

  • скорость смешивания;

  • порядок смешивания;

  • время, требуемое для получения максимальной мутности;

  • стабильность дисперсности;

  • присутствие посторонних веществ;

  • температура;

  • наличие защитных коллоидов.

Таким образом, для получения правильных результатов в нефелометрических и турбидиметрических определениях необходима строгая стандартизация условий подготовки растворов.

  1. Взвеси должны быть стабильны (устойчивы) во времени. Для увеличения стойкости взвесей часто применяют защитные коллоиды (желатин, крахмал и т. д.).

Указанные ограничения приводят к тому, что эти методы оказываются менее точными, чем фотометрические. Однако с их помощью можно определять ионы, которые не дают устойчивых окрашенных соединений, т.е. они дополняют фотометрические методы.

^ 3. ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ


Реакция нефелометрического определения тория основана на осаждении тория щавелевой кислотой:
Th(NO3)4 + 2H2C2O4 =  Th(C2O4)2 + 4HNO3. (36)
При этом оксалат тория образует устойчивую мутную суспензию.
Определение тория проводится методом стандартных серий (калибровочных графиков). С этой целью готовят растворы по следующей методике.
К растворам 0,1 N азотнокислого тория (Th(NO3)4) в количествах, равных: 0,2; 0,4; 0,6; 0,8 мл, добавляют 5 мл спирта; (2 – 3) мл 0,1 N раствора щавелевой кислоты (H2C2O4), выдерживают каждый раствор в течение двух – трёх минут и доводят дистиллированной водой до метки 50 мл в мерной колбе. Далее, спустя 15 минут, проводят измерение на турбидиметре типа 2100 AN в соответствии с инструкцией, прилагаемой к прибору.
^ Лабораторный турбидиметр 2100AN измеряет мутность в диапазоне 0,0 – 10000 NTU (нефелометрические единицы мутности) с автоматическим выбором диапазона смещением десятичной точки.

^ Как правильно выполнять измерение мутности:



              • Прибор должен прогреться 30 мин, если расчет соотношения включен, и 60 мин, если выключен. Как правило, при обычных измерениях оставляют прибор включенным в течение 24ч в сутки.

              • Соберите представительную пробу в чистый контейнер. Наполните кювету пробой до отметки (примерно 30мл). Держа кювету за верхнюю часть, закройте ее крышкой.

              • Держа кювету за верхнюю ее часть, протрите, чтобы удалить капли воды и отпечатки пальцев.

              • Нанесите на стенки кюветы (сверху вниз) несколько капель силиконового масла. Нанесенного количества должно хватит на то, чтобы стенки покрылись тонким слоем масла. С помощью прилагаемой ткани, распределите масло равномерно по всей поверхности, после чего удалите избыток. Кювета должна казаться почти сухой (масла не должно быть видно, или едва заметно).

              • Установите необходимый фильтр.

^ Как правило, для этого используют фильтр USERA, но можно также использовать фильтр на 860 нм.

        • Поместите кювету в кюветное отделение прибора и закройте крышку. В режиме измерения пропускания, оптической плотности или цветности, при нажатии CAL/Zero выставляется «аналитический нуль», т.е. 100% пропускания, 0 единиц цветности или оптической плотности (пока выставляется аналитический нуль, на дисплее будет идти обратный отсчет).

Чтобы сразу же обновить показания дисплея, нажмите ENTER.

              • Установите ручной или автоматический выбор диапазона измерения при помощи клавиши RANGE.

              • Установите режим усреднения (вкл/выкл) нажатием клавиши SIGNAL AVG.

              • Установите расчет соотношения (вкл/выкл) нажатием клавиши RATIO.

Значения более 40 NTU требуют расчета соотношения.

              • Выберите подходящие единицы измерения (NTU, EBC или NEPH) нажатием клавиши UNIRS/EXIT.

        • Нажмите SAMPLE чтобы отредактировать номер пробы, показанные на режимном дисплее – с зеленым СИД – (индикатор рядом с клавишей загорится – это значит, что выбран режим SAMPLE).

        • Клавишами ↑, ↓ и → редактируется любое значение дисплея, если мигает одна цифра.

    • Считайте и запишите результат или нажмите PRINT

      ,

      чтобы распечатать измеренное значение, единицы измерения, номер пробы, время и дату на внешний принтер или RS232 интерфейс.

Определять мутность нужно сразу после отбора пробы, чтобы предотвратить влияние температуры и оседания частиц на значение мутности образцов.
По полученным данным строят калибровочный график в координатах «содержание тория в стандартном растворе азотнокислого тория (мг/50 мл) – показания мутнометра».
Пробу исследуемого раствора (контрольного) обрабатывают аналогично стандартным растворам. Далее проводят измерение и по предварительно построенному графику определяют концентрацию тория в пробе.
Отчет о работе должен содержать:

  • теоретические основы метода;

  • ход определения;

  • градуировочный график;

  • расчет относительной ошибки определения содержания тория;

  • выводы.

IV. техникА безопасности при выполнении работ



  1. Работать только в халате и на отведенном для этой работы месте.

  2. В вытяжном шкафу работать при включенной вентиляции.

  3. Строго выполнять требования инструкции по работе с радиоактивными веществами и с агрессивными химическими веществами.

  4. Отработанные радиоактивные растворы сливать только в специально предназначенные емкости.

  5. Для отбора всех видов растворов (радиоактивные, кислоты, щелочи и др.) необходимо использовать стеклянные пипетки с резиновой грушей, автоматические пипетки-дозаторы, либо специально отведенную для этого мерную посуду.

  6. С концентрированными кислотами и щелочами работать только в вытяжном шкафу.

  7. Пользоваться электроплиткой только с закрытой спиралью.

  8. К работе с приборами допускаются лица, изучившие инструкцию и паспорт к прибору, действующие правила эксплуатации и правила работы с химическими растворами.

  9. Запрещается вскрывать приборы, работать на неисправном оборудовании, оставлять приборы включенными без присмотра.

Литература
1. Новый справочник химика и технолога. Аналитическая химия. Ч.I. – С.-Пб.: АНО «Мир и Семья», 2002. – 964 с.
2. Основы аналитической химии. В 2 кн. Кн. 1. Общие вопросы. Методы разделения: Учебник для вузов / Ю. А. Золотов, Е. Н. Дорохова, Б. И. Фадеева и др. / Под ред. Ю. А. Золотова. ­ 3-е изд., перераб. и доп. М.: Высш. шк., 2004. –­ 361 с: ил. ­
3. Основы аналитической химии. В 2 кн. Кн. 2. Методы химическоrо анализа: Учеб. для вузов / Ю.А. Золотов, Е.Н. Дорохова, В.И. Фадеева и др. / Под ред. Ю. А. Золотова. ­ 3-е изд., перераб. и доп. М.: Высш. шк., 2004. ­– 503 с: ил.
4. Аналитическая химия. Проблемы и подходы: в 2т.: Пер. с англ. / Под ред. Р. Кельнера, Ж.-М. Мерме, М. Отто, Г.М. Видмер – М.: Мир: «Издательство АСТ», 2004. – 728 с.
5. Юинг Г. Инструментальные методы химического анализа. – М.: Мир, 1989. – 608с.
6. Марков В.К. и др. Уран, методы его определения. – М.: Атомиздат, 1960 г.
7. Аналитическая химия урана / Под ред. А.П. Виноградова – М.: Изд. АН СССР, 1962. – 431с.
8. М.С. Милюкова, Н.И. Гусев, И.Г. Сентюрин, И.С. Скляренко. Аналитическая химия плутония. - М.: Наука, 1965. – 454с.
9. Д.И. Рябчиков, Е.К. Гольбрайх. Аналитическая химия тория. – М.: Изд. АН СССР, 1962. – 296 с.
10. Булатов М.И., Калинкин И.П. Практическое руководство по фотометрическим методам анализа .- Л.: Химия, ЛО: Химия, 1986. – 432 с.
11. Саввин С.Б. Органические реагенты группы арсеназо III.-М.: Атомиздат, 1971г.
Учебное издание
ЖЕРИН Иван Игнатьевич,
Амелина Галина Николаевна,
Егоров Николай Борисович,
ЛЕОНОВА Лилия Александровна

^ Оптические методы определения урана и тория


Методические указания к выполнению лабораторных работ
по курсу «Аналитическая химия и физико-химические методы анализа»: часть 1 «Оптические методы анализа»» для студентов IV курса,
обучающихся по специальности 240501 «Химическая технология материалов современной энергетики»

^ Отпечатано в Издательстве ТПУ в полном соответствии


с качеством предоставленного оригинал-макета



Подписано к печати 05.11.2012. Формат 60х84/16. Бумага «Снегурочка».
Печать XEROX. Усл.печ.л. 9,01. Уч.-изд.л. 8,16.
Заказ . Тираж 100 экз.


Национальный исследовательский Томский политехнический университет
Система менеджмента качества
Издательства Томского политехнического университета сертифицирована
NATIONAL QUALITY ASSURANCE по стандарту BS EN ISO 9001:2008


. 634050, г. Томск, пр. Ленина, 30
Тел./факс: 8(3822)56-35-35, www.tpu.ru



edu 2018 год. Все права принадлежат их авторам! Главная