Отбор сухих сыпучих веществ.

Практическая работа № 1

Правила отбора и подготовки проб для анализа

Цель: изучить правила отбора и подготовки проб.

Отбор сухих сыпучих веществ.

Отбор проб металлов

Пробы металлов отбирают в виде стружки, опилок или порошка. Перед взятием стружки всю поверхность образца очищают от окалины, корки песка и маркировочной краски. Стружку отбирают сверлом (резцом или фрезой), изготовленным из специальной (быстрорежущей) стали или из сверхтвердого сплава (победит и др.). Режущий инструмент должен быть хорошо заточен и не иметь выбоин. Стружку собирают на чистый лист железа с загнутыми краями.Нельзя допускать при отборе проб потери мелких стружек или пыли.Недопустимо применять вместо железного листа деревянную или бумажную подстилку во избежание загрязнения стружки волокнами бумаги или дерева. Стружку с железного листа ссыпают вместе с мелкими частицами в банку или металлическую коробку. Не следует отбирать для анализа слишком большие осколки или длинные извитые стружки. Твердые и хрупкие образцы подвергают измельчению в специальных стальных ступках Абиха.

Отбор проб жидкостей

Отбор проб производят специальными пробоотборниками и затем перемешиванием готовят среднюю пробу. Отбор проб однородной жидкости из больших резервуаров проводят в любом месте, на любой глубине. Если жидкость неоднородна (имеется осадок или муть), пробы отбирают на разных уровнях жидкости. Отбирают три или пять проб в зависимости от высоты слоя жидкости, перед этим измеряют высоту слоя жидкости. Пробы из мелкой тары (бутыли, бидоны, железные бочки) берут в определенном числе мест поступившей партии; их отбирают длинной стеклянной трубкой, суженной на конце. Перед взятием пробы жидкость хорошо перемешивают. Трубку медленно погружают в вертикальном положении в жидкость, после ее заполнения верхнее отверстие зажимают и трубку вынимают. Отбирают пробы из всех предусмотренных тарных мест и смешивают их в приемнике. Объем отобранной жидкости должен быть не менее 1 л. Полученную среднюю пробу разливают в две сухие чистые склянки; одну из них направляют на анализ, вторую сохраняют на случай арбитражного анализа.

Отбор проб из аппаратов труб производят через вентили или специально усыновленные краны. Текущую жидкость из трубопроводов отбирают через пробоотборочный кран специальной конструкции (рис. 73), соединенный с несколькими трубками, позволяющими отбирать пробу в разных слоях жидкости; загнутые концы трубок направлены навстречу потоку жидкости.

Для отбора проб едких и ядовитых жидкостей из электролитических ванн пользуются автоматической пипеткой или прибором, состоящим из пипетки и делительной воронки. Пипетку разрезают на уровне метки и оплавляют срез. Пипетку соединяют с делительной воронкой, как показано на рис. 74. Засасывают жидкость в пипетку, создавая небольшое разрежение в делительной воронке. Когда пипетка заполнится и жидкость начнет переливаться в воронку, закрывают кран (не прекращая отсоса) и вынимают конец пипетки из жидкости после полного прекращения перетекания жидкости из пипетки в воронку. В пипетке остается объем жидкости, равный вместимости пипетки. Открывая кран, спускают жидкость из пипетки.

В лаборатории поступивший электролит перед анализом отфильтровывают через сухой фильтр или стеклянную вату (если это необходимо) и отбирают пипеткой (или бюреткой) пробы для анализа.

Отбор проб газов

Пробы газов из труб большого диаметра или из аппаратов отбираются в трех точках: из верхней, центральной и нижней части трубы или аппарат а. Отбор проб производится пробоотборниками (рис. 75), которые устанавливаются в точках отбора газа в газоходах или аппаратах. Различают периодическую пробу, которую отбирают через определенные промежутки времени, среднюю пробу, которую отбирают за данный промежуток времени, например в течение 1-2 ч, и сложную пробу - смесь нескольких средних проб, взятых в разное время в одной и той же точке.

Отбор газовой пробы производится чаще всего в стеклянные газовые пипетки вместимостью 250-500 мл. Для этого газовую пипетку резиновой трубкой присоединяют к пробоотборной трубке и продувают газом до полной замены (5-6-кратная замена) находящегося в пипетке воздуха и только после этого отбирают пробу. Плохая продувка пипетки или подсос воздуха через неплотности в системе отбора ведут к неверным результатам анализа. При отборе газов из систем, находящихся под большим давлением, в месте отбора проб на трубе ставят редукционный вентиль, снижающий давление, и через него производят отбор проб газов.

Пробы газа, находящегося под небольшим разрежением, отбирают в газовую пипетку или последовательно расположенный ряд пипеток, предварительно заполнив их жидкостью, в которой не растворяются отбираемые газы (рис. 76). На нижние концы пипеток надевают гребенку с двумя кранамина концах, соединенную с аспиратором резиновой трубкой. Гребенка и пипетки заполняются запорной жидкостью (насыщенные растворы NaCl, CaCl₂, (NH₄)₂SO₄, минеральные масла, ртуть, керосин и др.). Систему герметично уплотняют. Для отбора пробы открывают правый кран гребенки и нижний кран пипетки, затем открывают верхний кран пипетки; жидкость вытекает из пипетки, в которой создается разрежение, больше, чем в системе, вследствие чего в пипетку засасывается нужное количество газа. По окончании отбора пробы сначала закрывают нижний кран пипетки, затем верхний. Для хранения газов в лаборатории используют газовые пипетки, стеклянные аспираторы и газометры (до 5-8 л).

 

Подготовка проб для анализа

 

Высушивание проб

Пробы твёрдых веществ часто содержат переменные количества адсорбированной воды. Неорганические вещества перед взвешиванием, как правило высушивают. Для этого пробу выдерживают 1-2 ч в сушильном кафу при 105-110 °С. Чтобы удалить более прочно связанную воду – например, кристаллизационную - может потребоваться более высокая температура.

       Следует иметь в виду, что в ход высушивания возможно разложение пробы или протекание побочных реакций. Вещества, которые неустойчивы при повышенных температурах, высушивают в эксикаторе. Использование вакуумных эксикаторов позволяет ускорить процесс высушивания. Если навеску берут без предварительного высушивания, то результат анализа можно отнести только к пробе «как она есть»; это необходимо указать в отчёте.

           

 

 

Растворение в кислотах.

 Многие металлы и сплавы, а также некоторые руды для проведения анализа растворяют в кислоте или смеси кислот. Лучшим растворителем для руд и многих металлов является соляная кислота. Растворение проводят в стакане или в конической колбе при нагревании на песочной бане или на электроплитке. Для уменьшения выпаривания кислоты стакан или колбу накрывают часовым стеклом. Если растворение продолжается долго и в колбе остается небольшое количество жидкости, то время от времени следует добавлять небольшими порциями кислоту или воду (в случае растворения в H2SO4).

Растворение следует считать законченным, когда нерастворимый остаток, образовавшийся на дне стакана или колбы, взмучивается при взбалтывании раствора и медленно оседает на дно. Нерастворимый остаток при растворении руд состоит главным образом из диоксида кремния (SiO2) серо-беловатого цвета. Остаток при растворении металлов и сплавов может быть темного или серого цвета (графит, карбиды, кремневая и вольфрамовая кислоты). Если в нерастворимом остатке имеются черные частицы, которые хрустят при надавливании стеклянной палочкой и не размельчаются, это указывает на то, что растворение еще не закончено.

Если черные частицы не исчезают при дальнейшем нагревании раствора в течение 20-30 мин, то его разбавляют равным объемом горячей воды, дают осадку отстояться и фильтруют через бумажный фильтр «белая лента». Осадок переводят на фильтр и промывают 5-6 раз, 3%-ным (по объему) горячим раствором кислоты, а затем 2-3 раза горячей водой. Влажный осадок с фильтром помещают в платиновый тигель, сушат на слабом пламени горелки, затем сжигают и озоляют фильтр. Прибавляют к остатку 3 г безводного карбоната натрия (или 3 г смеси Na2CO3 и K2CO3) и нагревают на горелке, постепенно усиливая нагревание, до расплавления содержимого тигля. При сплавлении диоксид кремния переводится в легкорастворимый силикат натрия:

  SiO ₂ + Na ₂ CO ₃ = Na ₂ SiO ₃ + CO ₂

Сплавление считается законченным, когда масса в тигле становится совершенно однородной, прозрачной и легкоподвижной. После сплавления тигель с массой охлаждают и помещают в стакан с 30-40 мл воды, закрывают стакан часовым стеклом и приливают небольшими порциями соляную кислоту по стенке стакана, слегка сдвинув стекло до прекращения выделения пузырьков диоксида углерода. Тигель вынимают стеклянной палочкой и обмывают. Раствор фильтруют (отделяя SiO2, который выделяется под действием кислоты) и присоединяют к основному раствору навески (см. выше).

Иногда навески руды (или сплава), содержащие много кремния, растворяют в смеси серной и фтористоводородной кислот. Навеску помещают в платиновую чашку (или тигель), смачивают несколькими каплями воды, приливают 3-5 мл концентрированной серной кислоты и 20-30 мл фтористоводородной кислоты. Нагревают на песочной бане до выделения густых белых паров. Если остались темные частицы, то добавляют еще фтористоводородной кислоты и повторяют нагревание до выделения белых паров. После разложения навески раствор в чашке охлаждают, разбавляют водой и снова выпаривают до выделения паров. Выпаривание повторяют еще 2-3 раза, затем полученный раствор сульфатов переводят в стеклянную посуду и проводят его анализ.

Иногда вместо смеси серной и фтористоводородной кислот применяют смесь азотной или соляной кислоты с фтористоводородной (растворение ведут в платиновой посуде).Применяют также смеси кислот: «царскую водку» - смесь 3 частей концентрированной HCl и 1 части концентрированной HNO3; «обратную царскую водку» - смесь 3 частей концентрированной HNO3 и 1 части концентрированной HCl; смесь трех кислот: азотной, серной и фосфорной при определении Mn в стадиях; смесь соляной, азотной и хлорной кислот при определении кремния в сталях и т.д. Выбор растворителя и способа переведения вещества в раствор зависит от схемы дальнейшего хода анализа и природы анализируемой пробы.

Практическая работа № 1

Правила отбора и подготовки проб для анализа

Цель: изучить правила отбора и подготовки проб.

Отбор сухих сыпучих веществ.