МИНИСТЕРСТВО ЭНЕРГЕТИКИ, ПРОМЫШЛЕННОСТИ И СВЯЗИ СТАВРОПОЛЬСКОГО КРАЯ государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение «Невинномысский химико-технологический колледж» (ГБПОУ НХТК) Утверждаю Заместитель директора по УМР ________________ Н.А. Ложникова «___» _____________20__г. МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ УЧЕБНОЙ ПРАКТИКИ ПМ.03 ОЦЕНКА КАЧЕСТВА ВЫПУСКАЕМЫХ КОМПОНЕНТОВ В ТОВАРНОЙ ПРОДУКЦИИ ОБЪЕКТОВ ПЕРЕРАБОТКИ НЕФТИ И ГАЗА 18.02.09 Переработка нефти и газа Согласовано Методист ________________ Жмайлова К. А. «___» _____________ 20__ г. Разработчик: Ромашкина Е.С. Обсуждено на заседании цикловой комиссии «Химических технологий» «___»_______________20__г. Протокол №___ Председатель цикловой комиссии _______________/Ромашкина Е. С Невинномысск, 2024 ____ Методические указания к УП разработаны на основе Федерального государственного образовательного стандарта среднего профессионального образования по специальности СПО 18.02.03, программы профессионального модуля ПМ.02 Контроль качества сырья, материалов и готовой продукции Разработчик(и): _ГБПОУ НХТК__ (место работы) __преподаватель_ _Ромашкина Е.С.__ (занимаемая должность) (инициалы, фамилия) ____ Содержание Введение............................................................................................................... 4 1 Охрана труда..................................................................................................... 5 2 Теоретическая часть....................................................................................... 10 3 Практическая часть ........................................................................................ 26 3.1 Модуль 1. Фотометрическое определение дихромат- и перманганат – ионов при их совместном присутствии в растворе ............................. 30 3.2 Модуль 1. Комплексонометрический метод определения содержания алюминия в анализируемом препарате на основе ГОСТ 10398-2016 ......................................................... Ошибка! Закладка не определена. Заключение ........................................................................................................ 33 Используемая литература................................................................................. 34 Приложение 1 Титульный лист …………………………………………...24 Приложение 2 Аттестационный лист……………………………………..25 Приложение 3 Содержание………………………………………….……..27 Приложение 4 Протоколы результатов анализов………………….……..28 Пояснения к отчёту по учебной практике УП.02.01……………………..30 ____ Введение Цели и задачи учебной практики овладение видом профессиональной деятельности контроль качества сырья, материалов и готовой продукции. Обучающийся в ходе освоения учебной практики должен сформировать умения: - отбирать и подготавливать пробы газов, жидкостей и твердых веществ; - проводить анализ проб по стандартным методикам; - пользоваться приборами и аппаратурой для химических, физико-химических и физических методов анализа и испытаний; - использовать систему стандартов в целях сертификации новой продукции; - выполнять расчеты по результатам анализов; - выявлять возможные причины отклонений качества продукции; - находить оптимальные решения для устранения брака. Приобретение первоначального практического опыта: - отбора и подготовки проб для анализов; - проведения анализов сырья, материалов и готовой продукции различными методами; - ведения журнала результатов анализов; - пользования справочной и нормативной литературой; - обработки результатов анализов; - оценки результатов анализов. ____ 1 Охрана труда Требования охраны труда перед началом работы. Перед началом работы участники должны выполнить следующее: В первый день практики, все практиканты должны ознакомиться с инструкцией по технике безопасности, с планами эвакуации при возникновении пожара, местами расположения санитарно-бытовых помещений, медицинскими кабинетами, питьевой воды, подготовить рабочее место в соответствии с Техническим описанием компетенции. Проверить специальную одежду, обувь и др. средства индивидуальной защиты. Одеть необходимые средства защиты для выполнения подготовки рабочих мест, инструмента и оборудования. По окончании ознакомительного времени, практиканты подтверждают свое ознакомление со всеми процессами, подписав лист прохождения инструктажа по работе на оборудовании. 1. Приступать к выполнению работ можно только по разрешению главного эксперта компетенции при отсутствии жалоб на состояние здоровья и после ознакомления с инструкциями. 2. Подготовить рабочее место: - привести в порядок спецодежду. Обшлага Манжеты рукавов застегнуть, волосы убрать под плотно облегающий головной убор; - проверить исправность приборов на рабочем месте и наличие четких надписей на бутылях и склянках с реактивами; - проверить наличие и целость стеклянной посуды, бюреток, пипеток, исправность электроприборов и их заземление, состояние титровальных столов, достаточность реактивов и реагентов; - проверить освещение рабочего места. 3. Подготовить инструмент и оборудование, разрешенное к самостоятельной работе. Инструмент и оборудование, не разрешенное к самостоятельному использованию, к выполнению конкурсных заданий подготавливает лаборант или преподаватель, практиканты могут принимать посильное участие в подготовке под непосредственным руководством и в присутствии преподавателя. 4. В день выполнения заданий (модулей), изучить содержание и порядок проведения модулей, а также безопасные приемы их выполнения. Проверить пригодность инструмента и оборудования визуальным осмотром. Привести в порядок рабочую специальную одежду и обувь: застегнуть обшлага манжеты рукавов, заправить одежду и халат застегнуть на все пуговицы, надеть головной убор, подготовить перчатки и защитные очки (описать СИЗ исходя из конкурсного задания). 5. Ежедневно, перед началом выполнения модуля, в процессе подготовки рабочего места: - осмотреть и привести в порядок рабочее место, средства индивидуальной защиты; ____ - убедиться в достаточности освещенности; - проверить (визуально) правильность подключения инструмента и оборудования в электросеть; - проверить правильность установки стола, стула, положения оборудования и инструмента, при необходимости, обратиться к эксперту для устранения неисправностей в целях исключения неудобных поз и длительных напряжений тела. 6. Подготовить необходимые для работы материалы, приспособления, и разложить их на свои места, убрать с рабочего стола все лишнее. 7. Практиканту запрещается приступать к выполнению конкурсного задания при обнаружении неисправности инструмента или оборудования. О замеченных недостатках и неисправностях немедленно сообщить преподавателю или лаборанту и до устранения неполадок к заданию не приступать. 8. Выполнять только те работы, которые ему поручены 9. Использовать оборудование, приборы и расходные материалы только по прямому назначению; 10. Содержать свое рабочее место в чистоте и порядке. Требования охраны труда во время работы Химическая посуда мерная, общего и специального назначения. - Проверка на целостность. - Для нагревания использовать термостойкую посуду. - Исключить применение физической силы при работе со стеклянными деталями. - Запрещается нагревать жидкость в закрытых колбах или приборах, не имеющих сообщения с атмосферой - Работы, при проведении которых возможно бурное течение процесса, перегрев стеклянного прибора или его поломка с разбрызгиванием горячих или едких продуктов, должны выполняться в вытяжных шкафах. - При переносе сосудов с горячей жидкостью следует пользоваться полотенцем или другими материалами. -При мытье посуды щетками (ершами) следует направлять дно сосуда только от себя или вниз. - При мытье посуды надо обязательно надевать резиновые перчатки и очки. - Осколки разбитой посуды убирают только с помощью щетки и совка, ни в коем случае не руками. - Стеклянные изделия (посуду), имеющие хотя бы небольшие царапины, трещины, сколы и инородные включения (пузыри, пену), использовать для нагревания нельзя; - Во избежание порезов рук, концы стеклянных трубок и палочек должны быть оплавлены; - При сборке стеклянных приборов с помощью резиновых трубок необходимо защищать руки полотенцем; - При смешении или разбавлении веществ, сопровождающемся выделением тепла, следует пользоваться фарфоровой или ____ термостойкой тонкостенной химической посудой; - Не нагревать толстостенную посуду; - Вставляя стеклянную трубку, холодильник, воронку в пробку, нужно держать ее рукой как можно ближе к вставленному концу и не вдавливать их в пробку, а слегка ввинчивать; - В случае применения резиновых пробок следует немного их смазать глицерином, а затем глицерин стереть; - При подключении холодильника, проверить шланги на отсутствиепрепятствий. Весы аналитические, технические ⎯ Запрещается включать весы в сеть при отсутствии заземления. ⎯ Не нагружайте весы сверх допустимого, не допускайте резких ударов по платформе; не подвергайте весы сильной вибрации. ⎯ Не пользуйтесь для протирки индикатора растворителями и другими летучими веществами, протирайте весы сухой мягкой тканью. ⎯ Не работайте в запыленных местах, избегайте прямого попадания воды на весы. ⎯ Избегайте резких перепадов температуры и воздушных потоков от вентиляторов. ⎯ Не работайте вблизи от высоковольтных кабелей, двигателей, радиопередатчиков и других источников электромагнитных помех. ⎯ При работе не нажимайте сильно на клавиши. ⎯ При работе платформа и взвешиваемый груз не должны касаться сетевого шнура или других посторонних предметов. ⎯ После перевозки или хранения при низких отрицательных температурах весы можно включать не раньше, чем через 2 часов пребывания в рабочих условиях. ⎯ устанавливать весы так, чтобы открывание кожуха было наименьшим. ⎯ Содержать весы в чистоте. ⎯ Избегать ударов и ограничить перемещение весов. ⎯ Проверять точность каждый раз перед взвешиванием ⎯ Не превышать предельно установленные нормы взвешивания. ⎯ Не отключать весы от электропитания, а использовать режим ожидания, если необходимо производить взвешивание часто. Электрические нагревательные приборы ⎯ При включении электронагревательного прибора в сеть необходимо пользоваться электровилкой. ⎯ При выключении прибора необходимо браться за электровилку, при этом придерживая крышку электророзетки. ⎯ При обнаружении искрения, горелого запаха, дыма, а также перегрева прибора, электрошнура и электровилки, необходимо немедленно выключить прибор. ЗАПРЕЩАЕТСЯ ⎯ Пользоваться неисправными электроприборами; ⎯ Мыть электроприборы или протирать их влажными тряпками, не отключая электроприборы от электросети; ____ ⎯ Производить самостоятельно какой-либо ремонт; ⎯ Вытаскивать вилку из розетки за шланг электропитания; ⎯ Проверять нагрев конфорок электроплиты прикосновением руки; ⎯ Оставлять включенный электроприбор без присмотра. ⎯ При перерыве в работе или переносе электроприборов с одного рабочего места на другое их необходимо отключить от сети. ⎯ При отключении приборов от сети необходимо держаться за штепсельную вилку, придерживая корпус розетки. ⎯ Не допускается эксплуатация неисправного электрооборудования, а также электрооборудования с неисправными или отключенными устройствами аварийного отключения, блокировок защит и сигнализации. ⎯ Не оставлять без присмотра включенные в сеть электрические приборы. ⎯ Строго выполнять инструкцию по эксплуатации электроприбора. ⎯ Включать и выключать электроприбор из розетки только сухими руками. Каждый практикант должен немедленно сообщить преподавателю или лаборанту обо всех замеченных им нарушениях. Требования охраны труда в аварийных ситуациях 1. При обнаружении неисправности в работе электрических устройств, находящихся под напряжением (повышенном их нагреве, появления искрения, запаха гари, задымления и т.д.), практиканту следует немедленно сообщить о случившемся Экспертам. Выполнение конкурсного задания продолжить только после устранения возникшей неисправности. 2. В случае возникновения у участника плохого самочувствия или получения травмы сообщить об этом эксперту. 3. При поражении участника электрическим током немедленно отключить электросеть, оказать первую помощь (самопомощь) пострадавшему, сообщить Эксперту, при необходимости обратиться к врачу. 4. При несчастном случае или внезапном заболевании необходимо в первую очередь отключить питание электрооборудования, сообщить о случившемся Экспертам, которые должны принять мероприятия по оказанию первой помощи пострадавшим, вызвать скорую медицинскую помощь, при необходимости отправить пострадавшего в ближайшее лечебное учреждение. 5. При возникновении пожара необходимо немедленно оповестить Главного эксперта и экспертов. При последующем развитии событий следует руководствоваться указаниями Главного эксперта или эксперта, заменяющего его. Приложить усилия для исключения состояния страха и паники. При обнаружении очага возгорания необходимо любым возможным способом постараться загасить пламя в "зародыше" с обязательным соблюдением мер личной безопасности. При возгорании одежды попытаться сбросить ее. Если это сделать не удается, упасть на пол и, перекатываясь, сбить пламя; необходимо накрыть горящую одежду куском плотной ткани, облиться водой, запрещается бежать – бег только усилит интенсивность горения. В загоревшемся помещении не следует дожидаться, пока приблизится пламя. Основная ____ опасность пожара для человека – дым. При наступлении признаков удушья лечь на пол и как можно быстрее ползти в сторону эвакуационного выхода. 6. При обнаружении взрывоопасного или подозрительного предмета не подходите близко к нему, предупредите о возможной опасности находящихся поблизости экспертов или обслуживающий персонал. При происшествии взрыва необходимо спокойно уточнить обстановку и действовать по указанию экспертов, при необходимости эвакуации возьмите с собой документы и предметы первой необходимости, при передвижении соблюдайте осторожность, не трогайте поврежденные конструкции, оголившиеся электрические провода. В разрушенном или поврежденном помещении не следует пользоваться открытым огнем (спичками, зажигалками и т.п.). Требование охраны труда по окончании работ: После окончания работ каждый участник обязан: 1. Привести в порядок рабочее место. 2. Убрать средства индивидуальной защиты в отведенное для хранений место. 3. Убрать инструмент и отключить оборудование от сети. 4. Инструмент убрать в специально предназначенное для хранений место. 5. Сообщить преподавателю и лаборанту о выявленных во время выполнения конкурсных заданий неполадках и неисправностях оборудования и инструмента, и других факторах, влияющих на безопасность выполнения конкурсного задания. ____ 2 Теоретическая часть 2.1 Титриметрические методы анализа Общая характеристика метода Титриметрическим анализом называется метод количественного химического анализа, основанный на точном измерении объема раствора известной концентрации (титранта), израсходованного на реакцию взаимодействия с определяемым веществом (А). Титрант (В) добавляют к точно отмеренному объему анализируемого раствора небольшими порциями. Эта операция называется титрованием. Когда будет израсходовано количество титранта (В), эквивалентное количеству титруемого вещества (А), реакция закончится. Этот момент называется точкой эквивалентности (т. э.). При этом соблюдается так называемый закон эквивалентности (закон эквивалентов): (2.1) (cнV) =(cнV) A B где cН – молярная концентрация эквивалента, моль экв/л; V – объем, мл. На практике фиксируют, как правило, конечную точку титрования (к.т.т.), т. е. такой момент, когда об окончании реакции судят по изменению окраски раствора или выпадению осадка, вызываемым какими-либо из исходных соединений или продуктов реакции или специально введенными в титруемый раствор веществами - индикаторами. Чтобы погрешность титрования была минимальной, стараются титрование проводить таким образом, чтобы к.т.т. как можно меньше отличалась от т.э., и погрешность, связанная с этим, была не больше, чем погрешность, связанная с измерением объема титранта по бюретке (0,05 мл, т. е. одна капля). Требования к реакциям в титриметрическом анализе. Реакции, применяемые в титриметрическом анализе, должны удовлетворять следующим требованиям: 1. Реакция должна быть стехиометрической. Это означает, что в процессе реакции между взаимодействующими веществами должно сохраняться определенное соотношение. 2. Реакция должна протекать с достаточной скоростью, чтобы титрование можно было провести быстро. 3. Реакция должна протекать количественно. Для получения правильных результатов анализа полнота реакции в момент добавления эквивалентного количества титранта должна составлять не менее 99,9 %. 4. При титровании не должны протекать побочные реакции, делающие точное вычисление результатов анализа невозможным. 5. Необходимым условием для применения титриметрического анализа является возможность тем или иным способом фиксировать точку эквивалентности. ____ 2.2 Способы выражения концентрации раствора Концентрация раствора (c) – это отношение количества растворенного вещества (А) к объему раствора (V). Другими словами, c(А) показывает количество вещества в единице объема раствора. Основной единицей измерения количества вещества является моль; 1 моль вещества содержит 6,022.1023 элементарных объектов (например, атомов). В количественном анализе широко используют и дольную единицу моля – миллимоль (ммоль); 1 моль = 1000 ммоль. В международной системе измерений (СИ) основной единицей выражения концентрации растворов является молярная концентрации (моль/м3), на практике – моль/дм3, допускается моль/л. Молярная концентрация c(А), См – это количество моль вещества А, содержащегося в 1 л раствора: m ∙ 1000 СМ = M∙V где m – масса вещества, г; М – относительная молекулярная (молярная) масса вещества, г/моль; V – объем раствора, мл. При этом используют следующие формы записи: например, 0,1 М HCl, или с (НСl) = 0,1 моль/л = 0,1 ммоль/мл. Молярная концентрация эквивалента Cн – это количество моль эквивалентов вещества, находящегося в 1 л раствора. При этом применяют такие формы записи: например, 0,1 н H2SO4, с (H2SO4) = 0,1 моль экв/л = 0,1 мэкв/мл; с (1/2 H2SO4) = 0,1 моль/л, где 1/2 – фактор эквивалентности (f). Если f = 1, то предпочтительнее использовать термин «молярная» концентрация. Эквивалентом называется такая часть атома, иона или молекулы, которая химически равноценна (эквивалентна) одному иону водорода в данной кислотноосновной реакции или одному электрону в данной окислительно-восстановительной реакции. Единицей количества эквивалента вещества является моль. Например, в реакции 2NaOH+H SO Na SO +2H O 2 4 2 4 2 или NaOH+ 12 H SO 12 Na SO +H O 2 4 2 4 2 эквивалент серной кислоты будет равен 1/2H2SO4, где 1/2 – фактор эквивалентности. Фактор эквивалентности (f) – это число, показывающее, какая часть моля вещества равноценна одному иону водорода в данной кислотно-основной реакции или одному электрону в данной окислительно-восстановительной реакции. Фактор эквивалентности может быть равен 1 или меньше 1, например, f (NH4OH) = 1; f (H2SO4 )=1/2; f (KMnO4) = 1/5 и т. д. Для нахождения фактора эквивалентности вещества обязательно надо указывать реакцию, в которой данное вещество участвует. В реакциях кислотно-основного взаимодействия фактор экивалентности равен , f= 1 (H+ ) где (H+) – число ионов водорода, отдаваемое или присоединяемое одной молекулой или одним ионом. ____ Для нахождения f в окислительно-восстановительной реакции составляют полуреакции и вычисляют его значение по формуле f= 1 z , где z – число электронов, отдаваемое или присоединяемое одной молекулой или одним ионом в данной полуреакции. Например, в полуреакции I +2e 2I2 f (I2 ) =1/2, а f ( I– ) = 1. Молярной массой эквивалента вещества (Мэ) называют массу одного моль эквивалента этого вещества, равную произведению фактора эквивалентности на молярную массу вещества (М). Например: M э (H SO ) f (H SO ) M (H SO ) 1 2 98 49 г/моль экв; 2 4 2 4 2 4 МЭ (H2SO4) – молярная масса эквивалента серной кислоты. Молярная концентрация эквивалента вычисляется по формуле (Сн) m 1000 cн = . Mэ V Взаимосвязь между молярной концентрацией и молярной концентрацией эквивалента отражена в следующей формуле см =f сн . Расчет результатов титриметрического анализа основан на принципе эквивалентности, в соответствии с которым вещества реагируют между собой строго в эквивалентных соотношениях. Другими словами, количество моль эквивалентов одного вещества (А) равно количеству моль эквивалентов другого вещества (В), если они взаимодействуют между собой без остатка. Если известна молярная концентрация эквивалента, например щелочи с (NaОН), и объем раствора V (NaOH), израсходованный на титрование кислоты V (HCI), то молярную концентрацию эквивалента соляной кислоты можно легко рассчитать, воспользовавшись законом эквивалентов: cн (NaOH) V(NaOH) = cн (HCl) V(HCl) , Массовая концентрация – это отношение массы растворенного вещества к объему раствора. Численное значение этой концентрации выражается в г/л, мг/мл, г/мл. В титриметрическом анализе применяют единицу измерения массовой концентрации – г/мл. Это титр раствора, Т. Например, Т (HNO3) = 0,01232 г/мл: T= m V . Зная титр раствора, можно вычислить молярную концентрацию раствора вещества (A): T(A) 1000 . c(A)= M(A) Аналогично рассчитывают молярную концентрацию эквивалента вещества (А): T(A) 1000 c(f A)= Mэ (A) ____ В титриметрическом анализе для расчета массы определяемого вещества в серийных анализах используют такой способ выражения массовой концентрации, как титр рабочего раствора В по определяемому веществу А. Титр рабочего раствора по определяемому веществу, Т(В/А), г/мл – это отношение массы m(А) определяемого вещества к эквивалентному объему V(В) рабочего раствора: T( B A)= m(A) V(B) . Другими словами, Т(В/А) показывает, какая масса (г) анализируемого вещества (А) реагирует с 1 мл рабочего раствора вещества (В). Зная Т(В/А) и объем (мл) рабочего раствора (В), затраченного на титрование, можно рассчитать массу (г) определяемого вещества: m(A)=T( B A) V(B) . Например, m(Na CO ) T (HCl Na CO ) V (HCl) . Кроме того, 2 3 2 3 с (В) Мэ (А) . T( В А )= н 1000 Массовая доля (А) вещества А – это отношение массы m(А) вещества А к общей массе mобщ раствора или смеси веществ: m(A) ω(А)= . m общ В количественном анализе массовую долю измеряют в процентах. Она характеризует содержание компонента в твердом веществе или растворе: m(A) ω(А)= 100% . m общ При этом возможны, например, следующие варианты употребления терминов: реактив чистотой 98 % (по массе); соль, содержащая по массе 3,1 % примесей, минерал с массовой долей SiO2 8,4 %, (SiO2)=8,4%; раствор плотностью 1,28 г/см3 с массовой долей H2SO4 37 % или (H2SO4)=37 %.Это означает, что 37 г серной кислоты содержится в 100 г раствора, плотность которого равна 1,28 г/см3. В справочных таблицах для растворов кислот, оснований и некоторых солей приведены значения плотностей этих растворов ( г/см3) и соответствующие массовые доли ( %) веществ. Используя эти величины, можно рассчитать молярную концентрацию эквивалента или массовую концентрацию вещества в растворе. Пример 1. В 45,0 мл воды растворили 5,0 г КOH. Вычислить массовую долю растворенного компонента. Решение: воспользуемся приведенной выше формулой: = 5100/(5 + 45) =10 %. Масса полученного раствора равна 50,0 г, т. к. плотность воды при комнатной температуре равна 1,0 г/см3. Пример 2. Вычислить молярную концентрацию, молярную концентрацию эквивалента и титр раствора H2SO4 по его массовой доле (30 %) и плотности (1,22 г/см8). Решение: в 100/1,22 мл раствора содержится 30 г H2SO4, а в 1000 мл – 1000301,22/100 = 366 г. Тогда с (H2SO4) = 366/98 = 3,7 моль/л, a с (1/2 H2SO4) = 366/ 49 = 7,5 моль/л; T(H2SO4) = 366/1000= 0,3660 г/мл. ____ Взаимосвязь между молярной концентрацией, молярной концентрацией эквивалента и массовой долей растворенного компонента приводится в формулах, представленных в табл. 2.1. Таблица 2.1 Формулы пересчета концентрации растворов Исходная концентрация см , % Определяемая концентрация Массовая доля , % Молярная концентрация См, моль/дм3 Молярная концентрация эквивалента СН, моль экв/ дм3 сн Т m вещества 100 m раствора cМ М 10 ρ cН М f 10 ρ T 100 ρ ω 10 ρ M моль/л cН f T 1000 М моль экв/л Т 1000 Mf ω 10 ρ Mf cН f cМ М cН М f ωρ г/мл 100 1000 1000 – плотность раствора, г/см3; f – фактор эквивалентности вещества; М – молярная масса вещества, г/моль; m – масса вещества, г Титр Т, г/мл Примечание Классификация титриметрических методов анализа Титриметрические методы подразделяют по типу реакции, лежащей в основе метода, на четыре больших группы. Из этих групп выделяют частные методы, связанные с применением того или иного титранта (табл. 2.2). Как следует из табл. 2.2, наибольшую группу составляют методы окислительно-восстановительного титрования. В группе методов комплексообразования широкое применение имеет комплексонометрия. Методы осадительного титрования используются редко в связи с тем, что серебро – ценный металл, а соли ртути ядовиты. Большое распространение имеют методы кислотно-основного титрования. Таблица 2.2 Классификация титриметрических методов анализа Тип реакции Общее название метода Титрант Кислота (HCl, HNO3, H2SO4). Основание (KOH, NaOH) KMnO4 ОкислительноI2, Na2S2O3 восстановительK2Cr2O7 Окисление-восное титрование KBrO3 становление (редоксиметрия, NH4VO3 оксидиметрия) Ce(SO4)2 TiCl3, Ti2(SO4)3 AgNO3 Осадительное Осаждение NH4SCN титрование Hg2(NO3)2 ВзаимодейКислотноствие кислот и основное оснований титрование Частное название метода Ацидиметрия. Алкалиметрия Перманганатометрия Иодометрия Дихроматометрия Броматометрия Ванадатометрия Цериметрия Титанометрия Аргентометрия Тиоцианатометрия Меркурометрия ____ Комплексообразование Методы комплексообразования (комплексометрия) NaF KCN ЭДТА Фторидометрия Цианидометрия Комплексонометрия Способы титрования В титриметрическом анализе различают прямое, обратное и косвенное титрование. Прямое титрование. Прямое титрование основано на том, что к определенному объему раствора определяемого компонента по каплям приливают из бюретки стандартный раствор реагента (титранта). Окончание реакции узнают по изменению окраски индикатора или другим способом. Определение содержания HCl в растворе соляной кислоты с помощью NaOH представляет собой пример прямого титрования. Зная концентрацию раствора титранта и его количество, израсходованное на реакцию с определяемым веществом, можно легко вычислить содержание вещества. При анализе какого-либо вещества известны его навеска (а), объем титранта V (B), израсходованный на титрование растворенной навески (при анализе методом отдельной навески), и молярная концентрация эквивалента титранта СН (В). При наличии таких данных массу вещества, m(А), рассчитывают по формуле m = A (cн V)B M э (A) 1000 (г). (2.2) Затем по массе определяют массовую долю вещества, (А), в навеске: ω(A)= m(A) 100 (%). a (2.3) Пример 1. Для определения содержания Na2CO3 в содовом плаве навеска его (1,1000 г) растворена в воде и полученный раствор оттитрован (0,5012 н) раствором H2SO4 с индикатором метиловым оранжевым. Чему равно содержание Na2CO3, если на титрование было израсходовано 35,00 см3 кислоты? Решение: из условия задачи видно, что определение проведено методом прямого титрования. При титровании с метилоранжем сода оттитровывается по реакции Na2CO3 + H2SO4 = СO2 + H2О+ Na2SO4 Используя формулу (2.2), получим (сн V) m(Na CO )= 2 3 M э (Na CO ) H SO 2 3 2 4 = 1000 0,5012 35,00 53 0,9297 г; 1000 M э (Na 2CO3 )=M(Na 2CO3 ) f 106 1 / 2 53 г/моль экв. По формуле (2.3) ω(Na 2CO3 ) m(Na 2CO3 ) 0,9297 100 100 84,52 %. a 1,100 ____ Обратное титрование. Если по каким-либо причинам прямое титрование невозможно (например, из-за малой скорости реакции), то применяют метод обратного титрования (титрование по остатку). Этот прием состоит в том, что к определенному объему раствора определяемого компонента приливают точно измеренный объем стандартного раствора D, взятый в избытке. Избыток не вошедшего в реакцию стандартного раствора D оттитровывают стандартным раствором B (титрантом). Например, для определения содержания CaO к определенному объему анализируемого раствора приливают точно отмеренное количество стандартизованного раствора HCl, взятого с избытком, а затем непрореагировавший остаток HСl оттитровывают раствором NaOH известной концентрации. Зная объем титранта, израсходованный на реакцию с определяемым компонентом CaO, можно вычислить содержание вещества. Пример 2. При определении содержания CaO в образце мела навеску в 0,1500 г обработали 50,00 мл 0,0999 М HCI, остаток кислоты оттитровали 10,00 мл NaOH (k =1,01). Вычислить массовую долю CaO в образце мела. Решение: CaO + изб. 2HCI = CaCI2 +H2O +ост. HCI ост. HCI + NaOH = NaCl + H2O Из условия задачи видно, что определение CaO проводилось методом обратного титрования. Поэтому для расчета массы CaO в образце мела используем формулу (2.4): [(сн V) -(сн V) ] M(CaO) f(CaO) NaOH ; 1000 (50,00 0,0999 0,1 1,01 10,00) 28 m(CaO) 0,0980 г; 1000 0,0980 ω(CaO) 100 65,33 %. 0,1500 m(CaO) HCl Косвенное титрование. В некоторых случаях прибегают к особому приему титрования, называемому косвенным, или титрованием заместителя. Сущность его заключается в том, что к определенному объему анализируемого раствора прибавляют какой-либо вспомогательный реагент, реагирующий с определяемым компонентом с выделением эквивалентного количества нового вещества (заместителя), которое оттитровывают раствором титранта. Например, K2Cr2O7 определяют путем добавления к его раствору KI и H2SO4 . Выделившийся в результате реакции I2 (заместитель) титруют раствором титранта Na2S2O3. При этом протекают следующие реакции: K2Cr2O7 + 6KI + 7H2SO4 = 3I2 + Cr2(SO4)3 + 4 K2SO4 + 7H2O I2 + 2Na2S2O3 = 2NaI + Na2S4O6 Зная количество титранта Na2S2O3 , израсходованное на реакцию с I2, количество которого эквивалентно количеству K2Cr2O7, нетрудно вычислить содержание дихромата в анализируемом растворе. ____ Титрование как при определении концентрации растворов, так и при выполнении количественных определений можно проводить двумя способами: методом отдельных навесок и методом пипетирования. В методе отдельных навесок берут отдельные, близкие по величине навески анализируемого вещества и, растворив каждую из них в произвольном объеме воды, целиком титруют. Для расчета используют формулу (2.2). Пример 3. К 0,4900 г K2Cr2O7 в кислой среде добавили KI. Выделившийся йод оттитровали тиосульфатом натрия; на титрование израсходовано 10,00 мл Na2S2O3. Вычислить молярную концентрацию эквивалента тиосульфата натрия. Решение. В данном случае используется заместительное титрование и метод отдельных навесок. При титровании протекают следующие реакции: K2Cr2O7 + 6KI + 7H2SO4 = 3I2 + Cr2(SO4)3 + 4 K2SO4 + 7H2O I2 + 2Na2S2O3 = 2NaI + Na2S4O6 Для расчета используют формулу (2.2), из которой определяют значение молярной концентрации эквивалента тиосульфата натрия: m(K Cr O ) 1000 0,4900 1000 1,0 моль экв/л. 2 2 7 сн (Na S O ) = = = 2 2 3 M э (K Cr O ) V(Na S O ) 49 10,00 2 2 7 2 2 3 Молярную массу эквивалента и фактор эквивалентности находят из полуреакции Cr2O72- +14 H+ +6е = 2Сr3+ + 7H2O МЭ(K2Cr2O7) =1/6М =1/6294 =49 г/моль. В методе пипетирования для титрования берут не весь раствор, а только часть его (аликвоту), отмеренную пипеткой. Если при анализе использован метод пипетирования, то в формулу (2.2) вводится коэффициент разбавления – отношение объема мерной колбы VК к объему аликвотной части раствора Vа , взятой для анализа, в результате расчёт проводят по формуле: mA = (сН V)B MЭ (A) VК . 1000 Vа (2.5) Пример 4. Для стандартизации раствора соляной кислоты навеску 1,9072 г тетрабората натрия растворили в мерной колбе вместимостью 100,0 мл. На титрование 10,0 мл полученного раствора израсходовано 9,90 мл HCl. Вычислить молярную концентрацию эквивалента соляной кислоты. Решение: при титровании протекает следующая реакция: Na2B4O7 +2HCl + 5H2O = 2 NaCl + 4 H3BO3 МЭ(Na2B4O7H2O ) =1/2М =1/2381,4 =190,7 г/моль. Из формулы (2.5) вычислим молярную концентрацию эквивалента HCl: m(Na B O 10H O) 1000 V 2 4 7 2 сн (HCl) = a = M э (Na B O 10H O) V(HCl) Vк 2 4 7 2 1,9072 1000 10,0 = = 0,1010моль экв/л 190,72 9,90 100,0 Метод отдельных навесок, при котором объем измеряют только один раз (бюреткой), дает более точные результаты, чем метод пипетирования, при котором объем измеряют три раза (в мерной колбе, пипеткой и по бюретке). Однако метод ____ пипетирования требует меньшей затраты времени вследствие уменьшения количества взвешиваний. Расчеты при приготовлении растворов Стандартные растворы. В титриметрическом анализе растворы с точно известной концентрацией называют рабочими, или стандартными. Их можно приготовить несколькими способами: а) по точной навеске исходного вещества; б) по приблизительной навеске вещества с последующим определением точной концентрации (стандартизацией) приготовленного раствора по соответствующему стандартному раствору; в) по стандарт-титру (фиксаналу). В первом способе в качестве исходных веществ для приготовления раствора можно применять только химически чистые, устойчивые соединения, состав которых строго соответствует химической формуле. Такие вещества называют установочными, или первичными стандартами. Стандартные растворы таких веществ приготавливают растворением точной навески в воде и разбавлением полученного раствора до требуемого объема. Стандартные растворы готовят с использованием аналитических весов и точной мерной посуды (бюретки, пипетки, мерные колбы). Концентрацию их записывают с точностью до четвертой значащей цифры. Классификация стандартных растворов и все возможные способы их приготовления представлены на схеме. Первичный стандартный раствор можно приготовить сразу с точно известной концентрацией и не стандартизировать. Способы приготовления первичных стандартных растворов: 1. Из кристаллического стандартного вещества (установочного вещества, исходного вещества, первичного стандарта). Взвешивают на аналитических весах точную навеску стандартного вещества, переносят в мерную колбу, растворяют в дистиллированной воде, затем доводят до метки. Для приготовления растворов из твердых веществ рассчитывают величину навески m (г), необходимой для приготовления определенного объема раствора V (мл) заданной концентрации Сн : С ∙𝑴э∙𝑽 С ∙𝑴∙𝑽 𝒎= н 𝒎= 𝑴 (2.6) 𝟏𝟎𝟎𝟎 𝟏𝟎𝟎𝟎 если V в литрах, то m = Cн ∙ Mэ ∙ V После взятия навески и ее растворения в мерной колбе рассчитывают точную концентрацию приготовленного раствора по формуле 𝒎(𝑨)∙𝟏𝟎𝟎𝟎 𝒎(𝑨)∙𝟏𝟎𝟎𝟎 (𝑨) = 𝑪н (𝑨) = ; 𝑪 (2.7) 𝑴 (𝑨) 𝑽(𝑨)∙𝑴э 𝑽(𝑨)∙𝑴(𝑨) ____ 𝒎 𝒎 если V в литрах, то соответственно Сн = ; СM = 𝐌э∙𝐕 𝐌∙𝐕 Пример 1. Рассчитать навеску Н2С2O4 2H2O, необходимую для приготовления 200,0 см3 0,1 н раствора Решение: используя формулу (2.6), получим с V MЭ 0,1 200,0 63 m(H 2C2O4 2H 2O)= Н 1,2600 г. 1000 1000 2. Из фиксанала (стандарт-титра). Фиксанал – это точно отвешенная масса твердого вещества «х. ч.», или точно отмеренный объем его раствора, помещенные в запаянные стеклянные ампулы. Содержимое ампулы 1 переносят через воронку 2 в мерную колбу 4 определенной емкости (чаще всего 1 л), разбивая бойком 3, разбавляют до метки и получают раствор с точно известной концентрацией (рис. 21). Применение фиксаналов значительно сокращает время на приготовление стандартных растворов. Зная массу (m) растворенного в воде химически чистого соединения и объем (V) раствора, легко вычислить титр (Т) приготовленного раствора: T m V (г/мл). Пример 2. В 100 мл воды растворили 5,3000 г Na2CO3. Вычислить титр полученного раствора. Решение: титр раствора равен Т = 5,3000/100 = 0,05300 г/мл. Вторичный стандартный раствор готовят в два этапа. 1. Готовят раствор с примерно известной концентрацией из кристаллического вещества или из более концентрированного раствора, используя технические весы и мерную посуду с ориентировочными делениями (мерные цилиндры, стаканы с делениями). 2. Определяют его точную концентрацию (стандартизируют) путем титрования первичного стандартного раствора. Растворы, концентрацию которых находят в результате титрования, называются стандартизованными (или титрованными) растворами (или вторичными стандартами), а установление точной концентрации раствора титрованием называют стандартизацией раствора. Для каждого титриметрического метода разработаны методики стандартизации применяемых титрантов, даются рекомендации по выбору первичных стандартов. Концентрацию растворов установочных веществ задают близкой к концентрации рабочих растворов. Пример 3. На титрование 10,0 мл 0,1000 н стандартного раствора буры израсходовано 9,90 мл раствора соляной кислоты. Вычислить молярную концентрацию эквивалента кислоты. Решение: воспользуемся законом эквивалентов (формула (2.1)): cн (Na B O 10Н О) V(Na B O 10Н О) 2 4 7 2 2 4 7 2 = V(HCl) 0,1000 10,0 0,1010мольэкв/л. 9,90 сн (HCl)= ____ Для приготовления растворов кислот, например, HCl или H2SO4, исходят из соответствующих растворов концентрированных кислот. При этом на основании их плотности () и отвечающей ей массовой доли ( %) вычисляют объем концентрированной кислоты (Vконц.), необходимый для получения заданного объема Vразб. и концентрации СН(разб.) раствора. Пример 4. Соляная кислота относится к числу реактивов, из которых нельзя приготовить раствор по точной навеске. Поэтому сначала готовят раствор приближенной концентрации, а затем его стандартизируют. Определение объема соляной кислоты, необходимой для приготовления 500 мл 0,1н раствора рассчитывают по формулам 𝑚 a) Сн = , откуда m = Cн ∙ Mэ ∙ V; Mэ∙V Mэ(HCl) = 36,5 г/моль m(HCl) = 0,1 ∙ 36,5 ∙ 0,5 = 1,825 г; б) с помощью ареометра определяют плотность (ρ) концентрированной соляной кислоты, имеющейся в лаборатории, и по таблице находят массовую долю (ω %) соляной кислоты в растворе. с) определяют массу концентрированного раствора соляной кислоты, необходимую для приготовления 500 мл 0,1н раствора HCl 𝑚 ω(%) = в−ва ∙100% 𝑚р−ра 𝑚в−ва ∙100 1,825∙100 mр-ра = = ,г ω ω д) определяют объем концентрированного раствора соляной кислоты, необходимый для приготовления 500 мл 0,1н. раствора HCl 𝑚р−ра 1,825∙100 V= ;V= , мл 𝜌 ω∙ρ В мерную колбу на 500 мл наливают 200 мл дистиллированной воды, добавляют отмеренный пипеткой, рассчитанный объем концентрированной соляной кислоты, перемешивают и доливают дистиллированной водой до метки. При приготовлении разбавленных растворов из более концентрированных используют в расчетах математическое выражение закона сохранения количества вещества, т. к. количество вещества, выраженное в моль эквивалентах, молях, а также в граммах, до разбавления и после разбавления остается постоянным, изменяются только концентрация и объем раствора: . (2.8) (сн V)конц = (сн V) разб Пример 5. Вычислить объем 18,24 н H2SO4, необходимый для приготовления 500 см3 0,1 н раствора. Решение: для расчета используем формулу (2.7): 18,24 V 0,1 500 , откуда Vконц (H SO ) 0,1 500 :18,24 2,74 см3. 2 4 Пример 6. Рассчитать, какой объем 3 М Н3PO4 следует прибавить к 1 дм3 0,6 М Н3PO4, чтобы получить 1,5 М раствор? Решение: (см V) + (см V) = (с V) ; 1 2 3 V + 0,6 1 = 1,5(V + 1) . 3 Решив полученное уравнение, получим V = 600 см3. При выполнении расчетов следует учитывать некоторые математические правила. Если точность анализа не ограничивается заранее, то следует иметь в ____ виду, что концентрация вычисляется до четвертой значащей цифры после запятой, процентное содержание – до сотых долей. Каждый результат не может быть точнее, чем это позволяют измерительные приборы, и математическими расчетами точность анализа повысить нельзя. Лишние цифры рекомендуется округлять. Часто в расчетах применяют поправочный коэффициент k, который показывает, во сколько раз практическая концентрация, полученная при стандартизации раствора, больше или меньше заданной (теоретической). Для этого определяют и рассчитывают поправочный коэффициент: 𝑉 К = аликв. 𝑉 Тогда, с учетом поправочного коэффициента масса вещества, m(А) , m = A сн k V B M э (А) Vк . 1000 (2.9) Vа 2.2 Физико-химические методы анализа Физико-химические методы анализа основаны на регистрации аналитического сигнала какого-то физического свойства (потенциала, тока, количества электричества, интенсивности излучения света или его поглощения и т. д.) при проведении химической реакции. Молекулярный абсорбционный анализ можно классифицировать по ряду параметров. Участок электромагнитного спектра, используемый для облучения анализируемого вещества. В этом случае название метода соответствует названию области спектра. Ультрафиолетовая (УФ) - спектроскопия. Для облучения используется ультрафиолетовое излучение, λ = 180 ÷ 400 нм. Спектроскопия видимой области. Используется видимая часть спектра с набором длин волн λ = 400 ÷ 760 нм. Инфракрасная (ИК) - спектроскопия. Для облучения анализируемого вещества используется инфракрасная область спектра. Спектрофотометрия. Для облучения анализируемого вещества используют монохроматический свет (λ = const) в ультрафиолетовой, видимой и инфракрасной областях спектра. Фотоколориметрия (колориметрия). Анализируемое вещество облучают светом с узким набором длин волн из видимой части спектра. Термин колориметрия (от лат. color - цвет) часто применяют в тех случаях, когда спектрофотометрическое определение проводят в видимой части спектра. Если же спектрофотометрическое исследование проводят в ультрафиолетовой, инфракрасной или другой части спектра, кроме видимой, то термин колориметрия неприемлем. Часто употребляется термин фотометрические методы анализа. Количественные законы абсорбционного метода Основные положения и законы абсорбции излучения справедливы для всех областей спектра - от рентгеновского до радиоизлучения. Количественно поглощение излучения системой описывается законами Бугера - Ламберта - Бера и аддитивности. ____ Закон Бугера - Ламберта - Бера При прохождении излучения через раствор светопоглощающего вещества поток излучения ослабляется тем сильнее, чем больше энергии поглощают частицы данного вещества. Понижение интенсивности зависит от концентрации поглощающего вещества и длины пути, проходимого потоком. Эта зависимость выражается законом Бугера - Ламберта - Бера. Чтобы учесть потери света, прошедшего через раствор, на отражение и рассеяние, сравнивают интенсивности света, прошедшего через исследуемый раствор и растворитель. При одинаковой толщине слоя в кюветах из одного материала, содержащих один и тот же растворитель, потери на отражение и рассеяние света будут примерно одинаковы у обоих пучков света, и уменьшение интенсивности будет зависеть от концентрации вещества. Отношение интенсивностей падающего и выходящего потоков света называют пропусканием или коэффициентом пропускания: Т = I/Io (4.9) где Io - интенсивность падающего потока света, I - интенсивность потока света, прошедшего через раствор. Пропускание выражают в процентах. Для абсолютно прозрачных растворов Т = 100 %, для абсолютно непрозрачных Т= 0. Взятый с обратным знаком логарифм Т называют оптической плотностью А: А = - lg T = - lg I/Io = lg Io/I Для абсолютно прозрачного раствора А = 0, для абсолютно непрозрачного -А → ∞. Уменьшение интенсивности излучения при прохождении его через раствор подчиняется закону Бугера - Ламберта - Бера: - lg T = A = ɛ l С где ɛ - молярный коэффициент поглощения, l - толщина поглощающего слоя, см; С - концентрация раствора, моль / л. Физический смысл молярного коэффициента поглощения становится ясен, если принять l = 1 см, С = 1 моль / л, тогда А = ɛ. Следовательно, молярный коэффициент поглощения равен оптической плотности одномолярного раствора с толщиной слоя 1см. Молярный коэффициент поглощения - индивидуальная характеристика вещества, он зависит от природы вещества и длины волны и не зависит от концентрации и длины кюветы. Закон Бера справедлив для разбавленных растворов. При высоких концентрациях (> 0,01 М) среднее расстояние между частицами поглощающего вещества уменьшается до такой степени, что каждая частица влияет на распределение заряда соседних частиц, что, в свою очередь, может изменить способность частиц поглощать излучение данной длины волны. Коэффициент ɛ в уравнении (4.13) зависит от показателя преломления среды. Увеличение концентрации раствора приводит к значительному изменению показателя преломления n и отклонению от закона Бера (показатели преломления разбавленных растворов и растворителя отличаются несущественно). ____ Закон справедлив для монохроматического излучения. Строго говоря, уравнение (4.13) следует записывать в виде: Аλ=ɛλ·l·С Индекс λ указывает, что величины А и ɛ относятся к монохроматическому свету с длиной волны λ. Немонохроматичность светового потока связана с несовершенством оптических приборов. Отклонение от закона Бера менее заметно, если длина волны не приходится на часть спектра с резким изменением оптической плотности. На практике измерение А стремятся проводить в максимуме светопоглощения. Рис. 4.4. Кривая светопоглощения одного и того же вещества при соблюдении закона Бугера -Ламберта -Бера. С1 < С2 < С3 < С4. Основные методы определения концентрации одного светопоглощающего вещества. Метод сравнения оптических плотностей стандартного и исследуемого соединений. Для анализа вещества этим способом готовят раствор исследуемого вещества и два - три стандартных раствора, затем измеряют оптические плотности этих растворов в одинаковых условиях (длина волны, толщина поглощающего слоя). Погрешность определения будет меньше, если оптические плотности исследуемого и стандартного растворов будут иметь близкие значения. Для этого вначале фотометрируют исследуемый раствор, а затем подбирают нужную концентрацию стандартного раствора. Согласно закону Бера, оптические плотности исследуемого и стандартного растворов равны: Ах = · ·Сх Аст = C · ·Сст Разделив уравнение (4.25) на (4.26) и учитывая, что оптические плотности измеряют в одних и тех же условиях ( = const, l =const) и в растворе одни и те же светопоглощающие частицы (l = const), получим: Ах С А = х откуда Сх = Сст ∙ х Аст Сст Аст Метод сравнения используется для единичных анализов и требует обязательного соблюдения закона Бера. Метод молярного коэффициента поглощения. При работе по этому методу определяют оптическую плотность нескольких стандартных растворов Аст, для каждого стандартного раствора рассчитывают молярный коэффициент поглощения: Аст = 𝑙 ∙ Сст и полученное значение усредняют. Поскольку молярный коэффициент светопоглощения не зависит от толщины поглощающего слоя, измерения можно проводить в кюветах разной длины. Затем измеряют оптическую плотность исследуемого раствора Ах и рассчитывают концентрацию Сх: Ах Cх = ∙𝑙 ____ Метод требует обязательного соблюдения закона Бера хотя бы в области исследуемых концентраций; используется довольно редко. Метод градуировочного графика. В соответствии с законом Бугера - Ламберта - Бера график зависимости оптической плотности от концентрации должен быть линейным и проходить через начало координат. Готовят серию стандартных растворов различной концентрации и измеряют оптическую плотность в одинаковых условиях. Для повышения точности определения число точек на графике должно быть не меньше трех - четырех. Затем определяют оптическую плотность исследуемого раствора Ах и по графику находят соответствующее ей значение концентрации Сх (рис. 4.12). Рис. 4.12. Градуировочный график зависимости оптической плотности от концентрации вещества в растворе. Интервал концентраций стандартных растворов подбирают таким образом, чтобы концентрация исследуемого раствора соответствовала примерно середине этого интервала. Метод является наиболее распространенным в фотометрии. Основные ограничения метода связаны с трудоемким процессом приготовления эталонных растворов и необходимостью учитывать влияние посторонних компонентов в исследуемом растворе. Чаще всего метод применяется для проведения серийных анализов. Если содержание компонента в фотометрируемом растворе меньше, чем в растворе сравнения, применяют обратный порядок измерений: фотометрируемый раствор условно принимают за «нулевой» раствор сравнения, устанавливают по нему оптический нуль прибора и по отношению к нему измеряют светопоглощение исследуемого раствора. Найденное значение поглощения берут со знаком «минус». Сочетание прямого (Со > Сх) и обратного (Со < Сх) порядков измерений в дифференциальном методе называют двусторонним дифференцированием. Метод добавок. Этот метод применяют для анализа сложных растворов, т.к. он позволяет автоматически учитывать влияние посторонних компонентов анализируемого образца. Сначала измеряют оптическую плотность исследуемого раствора с неизвестной концентрацией Ах = · · Сх затем в анализируемый раствор добавляют известное количество стандартного раствора определяемого компонента (Сст) и измеряют оптическую плотность Ах+ст : Ах+ст = l (Сх + Сст) откуда Ах Сх = Сст ∙ . Ах+ст −Ах Для повышения точности добавку стандартного раствора определяемого компонента делают дважды и полученный результат усредняют. ____ Концентрацию анализируемого вещества в методе добавок можно найти графическим путем (рис.4.13). Рис.4.13. Градуировочный график для определения концентрации вещества по методу добавок. Уравнение (4.33) показывает, что если строить график Ах+ст как функции Сст, то получится прямая, экстраполяция которой до пересечения с осью абсцисс дает отрезок, равный - Сх. Действительно, при Ах+ст = 0 из уравнения (4.33) следует, что - Сст = Сх. Выбор светофильтра. Раствор имеющий наиболее интенсивную окраску фотометрируют относительно раствора сравнения (дистиллированная вода) при длинах волн от 400 нм до 610 нм поочередно с шагом 30 нм. Записывая результаты измерения в виде таблицы. Для дальнейшей работы выбирают длину волны соответствующую наибольшему светопоглощению исследуемого раствора. Выбор кюветы. Для выбора кюветы (толщины поглощающего слоя) берут стандартный раствор максимальной концентрации. Измеряют оптическую плотность (А) на выбранной длине волны в кювете 10 мм по отношению к раствору сравнения, содержащему 5 мг меди. Расчетным путем определяют необходимую толщину кюветы по закону Бугера- Ламберта-Бера. Проводят замер оптической плотности в выбранной кювете. Оптическая плотность должна быть близкой к единице. ____ 3 Практическая часть 3.1 Комплексонометрический метод определения содержания алюминия в анализируемом препарате на основе ГОСТ 10398-2016 ЗАДАНИЕ 1 Рассчитать навеску анализируемого реактива алюминия азотнокислого 9водного. 2 Приготовить реактивы и титрованные растворы. 3 Установить точную молярную концентрацию раствором Трилона Б. 4 Провести определение массовой доли алюминия в анализируемом препарате комплексонометрическим методом (обратное титрование). 5 Провести расчет массовой доли алюминия в анализируемом препарате. 6 Сделать вывод о заявленной квалификации реактива по массовой доле 9водного азотнокислого алюминия. 7 Все расчеты представить в виде протокола. ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ По физико-химическим показателям 9-водный азотнокислый алюминий должен соответствовать требованиям и нормам по ГОСТ 3757-75, указанным в таблице. Наименование показателя Массовая доля 9-водного азотнокислого алюминия (Al(NO3)3∙9H2O), % не менее Норма Чистый для анализа Чистый (ч.) (ч.д.а.) ОКП 26 2126 0012 00 ОКП 26 2126 0012 00 98,0 97,0 Сущность метода На анализ предлагается реактив Al(NO3)3∙9H2O. Метод основан на образовании малодиссоциированных комплексных соединений катионов с трилоном Б. При этом ионы алюминия реагируют с трилоном Б в молярном соотношении 1:1. Определение проводится методом обратного титрования. Точку эквивалентности при титровании определяют с помощью соответствующего индикатора. Общие требования При определении соединений с неопределенным составом (некоторые гидроокиси, кристаллогидраты, основные карбонаты), когда нормируется массовая доля ____ части определяемого соединения или металла (катиона), массу навески (m) в граммах вычисляют c учетом диапазона объема раствора трилона Б и содержания основного вещества в анализируемом препарате по формуле 𝑚= А∙С∙𝑉∙100 𝑏∙𝑛∙1000 , (1) где A- молярная масса определяемого элемента, г/моль; C- концентрация раствора трилона Б (0,05 моль/дм3); b- норма массовой доли определяемого элемента или части соединения, %; n - количество атомов элемента, входящих в определяемую часть соединения, n=1; V- объем раствора трилона Б, прореагировавший с ионами алюминия, см3. Объем раствора сернокислого цинка 0,05 моль/дм3, пошедший на титрование избытка раствора трилона Б (27±2) см3 . Средства измерения, вспомогательное оборудование, реактивы, материалы: 1. Термогигрометр типа ИВТМ-7 М с погрешностью измерения относительной влажности ± 2,0 % в диапазоне измерений от 0 % до 99 %, погрешностью измерения температуры ± 0,2 °С в диапазоне измерений от минус 20 °С до плюс 60 °С; 2. Бюретки 1-1-2-50-0,1 по ГОСТ 29251-91; 3. Весы электронные аналитические с пределом допускаемой абсолютной погрешности взвешивания не более ±0,0005 г, с наибольшим пределом взвешивания не менее 210 г по ГОСТ Р 53228-2008; 4. Пипетка 3-1-2-1 по ГОСТ 29227-91; 5. Пипетки 2-2-5, 2-2-15, 2-2-25 по ГОСТ 29169-91; 6. Колба коническая на 250 см3 по ГОСТ 25336-82; 7. Колбы мерные по ГОСТ 1770-74; 8. Цилиндры 3-50-2, 3-100-2 по ГОСТ 1770-74; 9. Воронки лабораторные по ГОСТ 25336-82; 10. Стаканы химические ГОСТ 25336-82; 11. Стаканчики для взвешивания (бюксы) по ГОСТ 25336-82; 12. Алюминий азотнокислый 9-водный, «ч» ГОСТ 3757-75; 13. Аммиак водный, «чда» раствор с массовой долей 25 % по ГОСТ 3760-79; 14. Аммоний хлористый, «хч» по ГОСТ 3773. 15. Вода дистиллированная по ГОСТ 6709-72; 16. Кислота уксусная ледяная, «хч» по ГОСТ 61-75; 17. Кислота серная, «хч» по ГОСТ 4204-77, концентрированная; 18. Натрий уксуснокислый 3-водный «чда» по ГОСТ 199-78; 19. Соль динатриевая этилендиамин-N, N, N’, N’-тетрауксусной кислоты 2водная (трилон Б), стандарт-титр по ТУ 2642-001-56278322-2008; 20. Цинк сернокислый 7-водный, «чда» по ГОСТ 4174; ____ 21. Ксиленоловый оранжевый, «чда», индикаторная смесь (приготовлена заранее); 22. Эриохром черный Т, «чда», по ТУ 6-09-1760-72, индикаторная смесь, (приготовлена заранее). 23 Буферный раствор I 24 Буферный раствор II Буферный раствор рН 5,5 — 6,0 готовят следующим образом: 550 г 3-водного уксуснокислого натрия растворяют в горячей воде, доводят объем раствора водой до 1 дм3, при необходимости фильтруют и прибавляют 10 см3 концентрированной уксусной кислоты (раствор приготовлен заранее). Подготовка к анализу Буферный раствор I Буферный раствор рН 9,5 — 10,0 готовят следующим образом: 70 г хлористого аммония растворяют B 250—300 см3 воды, прибавляют 250 см3 раствора аммиака с массовой долей 25 % и затем доводят объем раствора водой до 1 дм3. Готовят 100 см3 раствора. Приготовление титрованных растворов Раствор 7-водного сернокислого цинка молярной концентрации c(ZnSO4·7Н2О), моль/дм3 готовят следующим образом: 14,38 г 7-водного сернокислого цинка помещают в мерную колбу вместимостью 1000 см3, добавляют 1 см3 концентрированной серной кислоты, доводят объем раствора водой до метки и тщательно перемешивают. Готовят 500 см3 раствора. Раствор трилона Б молярной концентрации 0,05 моль/дм3 (для определения молярной концентрации раствора 7 - водного цинка сернокислого) готовят из стандарттитра. Установление молярной концентрации раствора 7-водного сернокислого цинка, моль/дм3. Концентрацию раствора определяют следующим образом: аликвоту раствора 7 водного сернокислого цинка помещают в коническую колбу, прибавляют воду (общий объём - 95 см3), 5 см3 буферного раствора I. К раствору прибавляют около 0,1 г смеси индикатора эриохром чёрного Т. Раствор перемешивают и титруют до перехода окраски из фиолетовой в синюю. Используют не менее трех разных объемов раствора 7 - водного сернокислого цинка, моль/дм3 (от 15 до 25 см3). Молярную концентрацию раствора 7-водного сернокислого цинка (С1, моль/дм3) вычисляют исходя из зависимости между концентрациями и объемами растворов. Точную молярную концентрацию раствора c(ZnSO4·7Н2О), моль/дм3 вычисляют по каждому объему раствора 7-водного сернокислого цинка. Из вычисленных значений концентраций берут среднеарифметическое значение результатов. Проверка приемлемости результатов определений. ____ Результаты определения концентрации раствора 7-водного сернокислого цинка считаются приемлемыми при выполнении условия: 𝑋𝑚𝑎𝑥 − 𝑋𝑚𝑖𝑛 ≤ 𝑅 ∗ Хср ∗ 0,01; (2) где Хmin, X max – полученные значения концентрации 7-водного сернокислого цинка в растворе, моль/дм3; Хср – среднеарифметическое значение результатов, моль/дм 3; R – норматив допустимого расхождения, 3 % относительных единиц при Р=0,95, n=3. Проведение анализа Рассчитанную навеску соли алюминия переносят в колбу для титрования, растворяют в 50 см3 дистиллированной воды. Прибавляют 40 см3 раствора трилона Б молярной концентрации 0,05 моль/дм3, 15 см3 буферного раствора II и кипятят 5 минут, после чего раствор охлаждают, прибавляют около 0,1 г индикаторной смеси ксиленолового оранжевого и титруют из бюретки раствором 7-водного сернокислого цинка установленной концентрации, моль/дм3 до перехода желтой окраски раствора в розовофиолетовую, устойчивую в течение 30 сек. Обработка результатов Массовую долю алюминия в анализируемом продукте (Х) в процентах вычисляют по формуле: Х= (𝑉2 ∙𝐶2 − 𝑉1 ∙𝐶1 )∙𝐴∙100 𝑚∙1000 , (3) где V 2 - объем раствора трилона Б молярной концентрации точно 0,05 моль/дм3, взятый для определения, см3; V 1 - объем раствора соли цинка, установленной молярной концентрации , моль/дм3, израсходованный на обратное титрование, см3; С2 - молярная концентрация раствора трилона Б, 0,05 моль/дм3. С1 - установленная молярная концентрация раствора 7-водного сернокислого цинка, моль/дм3. А - молярная масса определяемого элемента, г/моль; m – масса навески реактива, г; За результат анализа принимают среднее арифметическое результатов двух параллельных определений, относительное допускаемое расхождение между которыми не должно превышать 5 %. Допускаемая относительная суммарная погрешность результата анализа ±4 % при доверительной вероятности Р = 0,95, n = 2. Сделать вывод о заявленной квалификации реактива без учета погрешности измерения. ____ 3.2 Фотометрическое определение дихромат- и перманганат – ионов при их совместном присутствии в растворе ЗАДАНИЕ 1. Приготовить серии градуировочных растворов перманганата калия и бихромата калия 2. Подобрать светофильтр 3. Провести градуировку прибора при выбранных длинах волн относительно холостой пробы. Для построения градуировки использовать ПО MS Excel. 4. Провести фотометрирование подготовленной пробы при выбранных длинах волн относительно холостой пробы. 5. Провести обработку результатов измерений, определив содержание перманганат и бихромат ионов в анализируемой пробе. 6. Сделать вывод о приемлемости результата контрольной процедуры. 7. Представить результат. 8. Все расчеты и результаты привести в виде протокола. Количественное определение методами фотометрии основаны на прямой пропорциональной зависимости между оптической плотностью (А) и концентрацией вещества в растворе (закон Бугера-Ламберта-Бера).Определение бихромата и перманганата калия при их совместном присутствии в растворе, основано на суммировании оптических плотностей растворов перманганата и бихромата калия при их частичном наложении друг на друга. Растворы, содержащие перманганат и дихромат-ионы, имеют значительно различающиеся спектры поглощения. В спектрах поглощения можно выделить участок (λ1), где поглощением одного из компонентов (K2Cr2 O7) можно пренебречь. Измерения оптической плотности проводят на спектрофотометре с выбором светофильтров от 400 до 700 нм. Приборы, посуда, реактивы: 1) Спектрофотометр с набором кювет; 2) Колба мерная , вместимостью 50,0 см3 3) Бюретка вместимостью25,00 см3 4) Химические стаканы вместимостью 50,00;100,00;600,00 см3 5) Лабораторные воронкиd= 20;36 мм 6) Пипетка Пастера 7) Мерный цилиндр 10 см3 8) Стандартные растворы перманганата калия C1/5KMnO4 = 0,02 моль/дм3и бихромата калия C1/6K2Cr2O7 = 0,02 моль/дм3 9) Раствор серной кислоты C1/2H2SO4 = 2 моль/дм3 10) Пипетка 10 см3 ____ Выполнение работы: 1. В 5 мерных колб объемом 50,0 мл поместить с помощью бюретки 2,0 – 4,0 – 6,0 – 8,0 – 10,0 мл стандартного раствора KMnO4, в другие пять – такие же объемы стандартного раствора K2Cr2O7. Во все колбы добавить по 2,0 мл раствора серной кислоты, довести до метки водой и перемешать. Растворы устойчивы в течение часа. 2. Для построения спектров поглощения измерить оптическую плотность раствора перманганата калия максимальной концентрации при разных длинах волн от 400 до 680нм, с шагом 40 нм. За раствор сравнения принять дистиллированная вода + серная кислота. То же проделать с раствором бихромата калия максимальной концентрации. Толщина поглощающего слоя 5 мм. λ, нм А (KMnO4) A (K2Cr2O7) 3. По полученным данным построить спектры поглощения растворов KMnO4и K2Cr2O7,используя МSExcel,cтроят две графические зависимости в одной системе координат A = f(λ). По спектрам поглощения выбрать два светофильтра для дальнейших измерений: один (λ1) – соответствующий максимуму поглощения раствором перманганата калия (и минимуму или отсутствию поглощения бихроматом калия); второй(λ2) – соответствующий суммарному поглощению света раствором перманганата и бихромата. Для построения калибровочных графиков измерить оптические плотности растворов разной концентрации перманганата калия при светофильтрах λ1 и λ2 и бихромата калия – при λ2. Готовят две серии стандартных растворов. Замеры градуировочных растворов проводят 2 раза при выбранных длинах волн в порядке возрастания концентрации в кювете с толщиной поглощающего слоя 5 мм. Таблица 1 – Зависимость оптической плотности растворов от концентраций стандартного раствора Исходный № Объем исСодержание Оптическая плотраствор раствора ходного определяемого ность при светораствора, элемента, фильтрах мл мг/мл λ1 λ2 KMnO4 0,02Н 1 2 … … n 10 ____ K2Cr2O7 0,02Н 1 2 … … n 10 По полученным данным,используя МSExcel,строят градуировочные графики в координатах А = f(С): график для перманганата калия (при λ1 и λ2) и график для дихромата калия (при λ2). 4. Анализируют две параллельные пробы. 5. Анализируемуюпробу, объемом 10,00 см3 помещают в колбу вместимостью 50 мл, подкисляют 2 мл серной кислоты, доводят до метки водой, перемешивают и фотометрируют при выбранных светофильтрах λ1 и λ2. С помощью градуировочных графиков находят С(KMnO4) и C(K2Cr2O7) Аλ2 (K2Cr2O7) = Aλ2 (X) - Aλ2 (KMnO4). Рассчитывают массовую концентрацию бихромата и перманганата калия в смеси. За результат определения принимаются среднее арифметическое двух определений относительное расхождение между которыми не превышает 15 %. Сходимость результатов анализа (r) в процентах вычисляют по формуле: 2(Х1 − Х2) 𝑟= ∗ 100 Х1 + Х2 где: Х1- больший результат из двух параллельных измерений Х2- меньший результат из двух параллельных измерений. 6. ____ Заключение В ходе учебной практики освоены следующие профессиональные компетенции: проведение анализа сырья, материалов и готовой продукции; осуществление обработки и оценки результатов анализов. Приобретён первоначальный практический опыт: по отбору и подготовки проб для анализов; использования справочной и нормативной литературой; проведения анализов сырья, материалов и готовой продукции различными методами; ведения журнала результатов анализов; обработки результатов анализов; оценки результатов анализов. Также в ходе учебной практики освоено принятие решения в стандартных и нестандартных ситуациях и нести за них ответственность; осуществление поиска и использование информации, необходимой для эффективного выполнения профессиональных задач, профессионального и личностного развития; использование информационно-коммуникационные технологий в профессиональной деятельности. ____ Используемая литература 1. ГОСТ 3757-75 Определение 9-водного азотнокислого алюминия 2. Аналитическая химия и физико-химические методы анализа [Электронный ресурс]: лабораторный практикум/. - Саратов: Ай Пи Эр Медиа, 2019. 3. Августинович И.В., Андрианова С.Ю., Орешенкова Е.Г., Переверзева Э.А. Технология аналитического контроля. - М.: Издательский центр «Академия», 2020 4. Смирнов В.Г. Стандартизация и качество продукции [Электронный ресурс]. — Минск: РИПО, 2019 5. 7. Злобин, Э. В. Управление качеством в лаборатории [Электронный ресурс]. — Тамбов: Тамбовский государственный технический университет, 2019 6. Методические материалы с учетом стандарта Ворлдскиллс Россия по компетенции Лабораторный химический анализ, 2021 7. http://gostexpert.ru ____ МИНИСТЕРСТВО ЭНЕРГЕТИКИ, ПРОМЫШЛЕННОСТИ И СВЯЗИ СТАВРОПОЛЬСКОГО КРАЯ государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение «Невинномысский химико-технологический колледж» (ГБПОУ НХТК) ОТЧЕТ ПО УЧЕБНОЙ ПРАКТИКЕ ПМ.03 ОЦЕНКА КАЧЕСТВА ВЫПУСКАЕМЫХ КОМПОНЕНТОВ В ТОВАРНОЙ ПРОДУКЦИИ ОБЪЕКТОВ ПЕРЕРАБОТКИ НЕФТИ И ГАЗА 18.02.09 Переработка нефти и газа Студента (ки) гр._____НГ-21-1 _____ _________________________________ Ф.И.О. Место прохождения практики ГБПОУ Невинномысский химико-технологический колледж М.П. Руководитель практики от колледжа __Ромашкина Е.С._________________ Ф.И.О. подпись Оценка __________________________ Невинномысск, 2024 ____ МИНИСТЕРСТВО ЭНЕРГЕТИКИ, ПРОМЫШЛЕННОСТИ И СВЯЗИ СТАВРОПОЛЬСКОГО КРАЯ государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение «Невинномысский химико-технологический колледж» (ГБПОУ НХТК) АТТЕСТАЦИОННЫЙ ЛИСТ по учебной практике Фамилия, имя, отчество студента Курс, группа Шифр и наименование специальности Место прохождения практики Срок прохождения практики: Профессиональный модуль 3 18.02.09 Переработка нефти и газа ГБПОУ НХТК 20.05.24 – 1.06.24 ПМ.03 Оценка качества выпускаемых компонентов в товарной продукции объектов переработки нефти и газа – организовывать отбор проб в соответствии с графиком анали- не освоена Умения достаточный Наименование видов работ хороший У, ПО высокий Характеристика освоения умений и приобретенного первоначального практического опыта Уровень освоения тического контроля (осуществлять безопасное проведение замеров, отборов проб и экспресс-анализов в соответствии с графиком аналитического контроля); – проводить лабораторные испытания и рассчитывать количественные показатели; – организовывать проведение приемо-сдаточных анализов при приеме и отпуске нефтепродуктов по методам испытаний, указанным в нормативном документе на нефтепродукт, стандартными методами; – эксплуатировать лабораторное оборудование; – принимать и анализировать заключения о соответствии каче- ства – испытанных проб нефтепродуктов (производить оценку соответствия качества продукции техническим требованиям); – оформлять качество нефтепродуктов, установленное анализом отбираемых проб паспортом качества; – совершенствовать действующие методы проведения лабораторных анализов, испытаний и исследований; – анализировать причины брака продукции; Практический опыт определении показателей качества выпускаемой продукции; выявлении и устранении причин брака; организации проведения лабораторных анализов. * заполняется руководителем практики от колледжа ____ не освоена достаточный хороший Высокий Характеристика на обучающегося Степень усвоения программы практики Уровень теоретических знаний и практической подготовки Соблюдение правил безопасности труда Полнота и качество выполнения отчета Индивидуальные черты характера: ________________________________________________________________________________ Заключение: Руководитель практики от колледжа _____преподаватель___ (должность) м.п. _____________ (подпись) ____Ромашкина Е.С.____ (расшифровка подписи) «______» _______ 20___г. ____ Содержание Введение............................................................................................................... 4 1 Охрана труда..................................................................................................... 5 2 Теоретическая часть....................................................................................... 10 2.1 Титриметрические методы анализа ...................................................... 10 2.2 Физико-химические методы анализа .................................................... 21 3 Практическая часть ........................................................................................ 26 3.1 Модуль 1. Фотометрическое определение дихромат- и перманганат – ионов при их совместном присутствии в растворе ................................................................................................. 30 3.2 Модуль 2. Комплексонометрический метод определения содержания алюминия в анализируемом препарате на основе ГОСТ 10398-2016 .......................... Ошибка! Закладка не определена. Заключение ........................................................................................................ 33 Используемая литература................................................................................. 34 Приложение 1 Протоколы результатов анализов ……………......…………__ Изм. Лист. № докум. Подпись Дата УП.02.01.18.02.09.НГ-21-1.______ Лит. Разработ Проверил Ромашкина Е.С. Реценз. Н. Контр. Утвердил . Учебная практика Лист Листов 3 ГБПОУ НХТК, 2024 ____ ____ ____ Пояснения к отчёту по учебной практике УП.03.01 Структура отчёта по УП.03.01: титульный лист аттестационный лист содержание сам отчёт. Распечатать данные методические указания с 4 по 29 стр., с двухсторонним Аттестационным листом стр. 25-26. Заменить титульный лист МУ и содержание на те что даны в приложении к МУ. Распечатать несколько (около 4-6) страниц с зеброй (стр. 28-29) для протоколов. ____
![1) Для понижения концентрации [Fe ] до 10](http://s1.studylib.ru/store/data/004531731_1-c9f9271cd2d1cf918ee273e513a5f409-300x300.png)
