Нитрат цинка

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Кафедра аналитической химии

 

 

 

 

Курсовая работа

«Нитрат цинка»

 

 

Подготовил

Научный руководитель

 

 

 

 

 

 

 

 

2012-2013уч.год.

Содержание.

1. Общие сведения                                                                                                             3
2. Получение                                                                                                                      4
3. Качественный анализ                                                                                                  5
1. Аналитические реакции катиона цинка                                                            5
2. Аналитические реакции нитрат-иона                                                                 6
4. Количественный анализ                                                                                              9
5. Инструментальный анализ                                                                                         11
1. Потенциометрическое титрование                                                                     11
2. Виды потенциометрического титрования                                                         11

5.2.1. Кислотно-основное титрование                                                                 11

     5.2.2. Комплексонометрическое титрование                                                       12

     5.2.3. Титрование  по методу осаждения                                                             12

     5.2.4. Окислительно-восстановительное  титрование                                       13

5.3. Фотоколориметрия                                                                                                 14

6. Применение                                                                                                                 15
7. Список использованной литературы                                                                        17

 

 

 

 

 

 

1. Общие сведения.

Формула:

Zn(NO3)2

Нитрат цинка — неорганическое соединение, соль металла цинка и азотной кислоты с формулой Zn(NO3)2, бесцветные кристаллы, растворяется в воде, образует кристаллогидраты.

Систематическое наименование Нитрат цинка

Традиционные названия:Азотнокислый цинк

Нитрат цинка Zn(NO3)2. Бесцветные тетрагональные кристаллы. Молярная масса 189,40 г/моль

tпл=36°С, плотность равна 2,130 г/см3 . Растворяется в воде (12825; 125073 г/100 мл) и спирте. Известны кристаллогидраты Zn(NO3)2.nН2O (n=9, 4, 2, 1). Молярная электропроводность при бесконечном разведении при 25оС равна 250,92 Cм.см2/моль. Получают взаимодействием оксида, гидроксида, или карбоната цинка с азотной кислотой.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Получение.

В лаборатории получают:

1)путем растворения металлического  цинка в азотной кислоте,

2) Безводную соль получают  реакцией металлического цинка  с диоксидом азота:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Качественный анализ.
1. Аналитические реакции на катион цинка.

1. С раствором аммиака с образованием белого осадка гидроксида цинка, растворяющегося в избытке реагента с образованием бесцветного раствора комплексного соединения – гидроксида тетраамминцинка(II)

ZnCl2 + 2 NH4OH

Zn(OH)2¯ + 2 NH4Сl

Zn(OH)2¯ + 4 NH4OH

[Zn(NH3)4](OH)2 + 4 H2O

Реакция позволяет отделить Zn2+ от других катионов IV аналитической группы.

2. С сульфидом натрия или сероводородом с образованием осадка белого цвета, нерастворимого в избытке осадителя, в щелочи и уксусной кислоте и растворимого в сильных кислотах (ГФ).

ZnCl2 + Na2S

ZnS¯ + 2 NaCl

Мешающие ионы : катионы р- и d-элементов. Реакция используется в качестве дробной в основной среде после удаления мешающих ионов.

3. С гексацианоферратом(II) калия К4[Fe(CN)6] с образованием белого осадка гексацианоферрата(II) калия-цинка, растворимого в щелочах и нерастворимого в разбавленной хлороводородной кислоте (ГФ).

3 ZnCl2 + 2 K4[Fe(CN)6]

K2Zn3 [Fe(CN)6]2¯ + 6 KCl

Мешающие ионы: катионы s2- , р- и d-элементов (кроме Al3+ и Cr3+), ионы - окислители.

4. С тетратиоцианомеркуратом(II) аммония (NH4)2[Hg(SCN)4] с образованием бесцветных кристаллов в виде дендритов, крестов и вытянутых треугольников (МКС).

ZnCl2 + (NH4)2[Hg(SCN)4]

Zn[Hg(SCN)4]¯ + 2 NH4Cl

Мешающие ионы: Co2+, Cd2+, Cu2+, Fe2+, Pb2+ и др.

5. С раствором нитрата кобальта(II) Co(NO3)2 (пирохимический способ) с образованием “зелени Ринмана” - цинката кобальта(II).

Zn(NO3)2 + Co(NO3)2

CoZnO2 + 4 NO2­ + O2­

Реакцию проводят на фильтровальной бумаге, после сжигания которой образуется зола зеленого цвета.

Мешающие ионы: Al3+, образующие пепел синего цвета.

6. С дитизоном (дифенилтиокарбазоном) с образованием внутрикомплексной соли малиново-красного цвета, окрашивающей в щелочной среде как слой органического растворителя (хлороформа, четырёххлористого углерода), так и водный слой (экстракционный способ).

Реакция дробная, в экстракционном варианте применяется для обнаружения Zn2+в присутствии других катионов.

Методика: к 2 каплям исследуемого раствора добавляют 10 капель ацетатного буферного раствора, 3-4 капли раствора тиосульфата натрия (для осаждения Sn2+ и маскировки Ag+, Bi3+, Pb2+, Cu2+) , центрифугируют. К центрифугату добавляют 20 капель раствора дитизона в хлороформе. В присутствии Zn2+ водный и хлороформный слой окрашиваются в малиново - красный цвет.

Реакцию можно проводить хроматографическим способом.

3.2. Аналитические реакции на нитрат-ион.

1. С дифениламином в  среде концентрированной H2SO4 (ГФ).

Дифениламин окисляется азотной кислотой вначале в бесцветный N,N-дифенилбензидин, затем в "дифенилбензидин фиолетовый":

Методика: в сухую фарфоровую чашку (тигель) помещают кристаллик дифениламина, прибавляют несколько капель концентрированной H2SO4 и 1-2 капли раствора, содержащего нитрат-ион. Появляется интенсивная синяя окраска. Реакция чувствительна, но неспецифична. Мешают окислители - NO2-, Fe3+, MnO4- и т.д., и восстановители – S2- , SO32- , S2O32-, I- и др.

 

2. С металлической медью  в среде концентрированной H2SO4 (ГФ).

2 NaNO3 + Cu + 2 H2SO4

CuSO4 + 2 NO2­ + Na2SO4 + 2 H2O

Методика: к сухому веществу (0,002-0,005 г нитрата-иона) прибавляют по 2-3 капли воды и концентрированной серной кислоты, кусочек металлической меди и нагревают, выделяются бурые пары оксида азота(IV).

3. С сульфатом железа(II).

2 NaNO3 + 6 FeSO4 + 4 H2SO4

3 Fe2(SO4)3 + Na2SO4 + 4 H2O + 2 NO­

NO + FeSO4

  [Fe(NO)]SO4

Методика: к 2 каплям испытуемого раствора нитрата на холоду прибавляют кристаллик FeSO4 и осторожно по стенке пробирки концентрированную H2SO4. Наблюдают коричневое кольцо вследствие образования сульфата нитрозожелеза(II) [Fe(NO)]SO4. Мешают I-, Br-, а также анионы-окислители.

4. С антипирином в среде концентрированной серной кислоты с образованием нитроантипирина красного цвета.

Методика: в сухую фарфоровую чашку помещают 2 капли исследуемого раствора, добавляют 1 каплю 5% водного раствора антипирина и 4-8 капель концентрированной серной кислоты, осторожно перемешивают. Наблюдают интенсивное красное окрашивание, последующее разбавление водой приводит к переходу красной окраски в карминово-красную.

5. С раствором KMnO4 в сернокислой среде (ГФ). Наблюдают неисчезающую розовую окраску раствора (в отличие от NO2- аниона, обесцвечивающего раствор KMnO4).

Обнаружению NO3--иона реакциями с дифениламином и сульфатом железа(II) мешает присутствие NO2--иона, поэтому необходимо знать способы разрушения нитрит-ионов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Количественный  анализ.

Дробное обнаружение и определение цинка основано на экст ракции его хлороформом из минерализата в виде (ДДТК)2Zn при рН 8,5, реэкстракции с помощью 1 н. раствора НС1 в вод ную    фазу и последующем обнаружении и определении цинка.

Исследованию на Zn2+ предшествует предварительная реак ция на Zn2+ с раствором дитизона в СНС13:

Zn2+ + 2H2DZ = Zn(HDz)2 + 2H+.

для чего к 0,5 мл минерализата прибавляют 0,5 мл тиомочевины или 2 капли насыщенного раствора тиосульфата натрия (для комплексирования Cd2+), устанавливают рН 4,5-5,0, добавля ют 1 мл ацетатного буфера, 2 капли 0,01% раствора дитизона в хлороформе и 1 мл хлороформа. Смесь энергично встряхивают. В зависимости от количества цинка зеленый цвет хлороформного слоя переходит в розовый или красно-фиолетовый.

Реакция позволяет обнаруживать 5 мг и более цинка в 100 г органа. При отрицательном результате реакции образования дитизоната цинка (зеленое окрашивание хлороформа) исследо вание на этом заканчивают и дают заключение о необнаруже^ нии цинка.

При положительном результате реакции с дитизоном должны быть проведены дополнительные реакции после выделения Zn2+ в виде (ДДТК)2Zn. К 10 мл минерализата добавляют 4 мл рас твора калия, натрия-тартрата или 20% раствора лимонной кис лоты (для маскирования железа), 1 мл насыщенного раствора тиомочевины (или тиосульфата натрия) для маскирования кад мия и меди и доводят рН раствора до 8,5 (сначала добавляют 10% раствор едкого кали до появления розовой окраски в при сутствии нильского голубого, а затем серную кислоту до рН 8,5. по универсальной индикаторной бумаге). Смесь энергично встря хивают с 3 мл 1% раствора ДДТК натрия и 5 мл хлороформа. Хлороформное извлечение отделяют, промывают водой и встря хивают с 3 мл 1 н. раствора соляной кислоты. Солянокислый ре экстракт отделяют, делят на 3 части и производят реакции:

а) к 1 мл реэкстракта добавляют раствор едкого кали до рН 5,0  (по универсальной индикаторной бумаге)   и 3-4 капли 5% раствора ферроцианида калия - выделяется осадок или муть бе лого цвета:

2ZnCl2 + K4Fe(CN)6 = Zn2[Fe(CN)6] + 4КСl1

 

 

 

б) к 1 мл реэкстракта добавляют раствор едкого кали до рН 5,0 и 3-4 капли свежеприготовленного 5% раствора сульфида натрия - образуется осадок или муть белого цвета; в) на пред метном стекле упаривают 3-4 капли солянокислого реэкстрак та, остаток растворяют в капле 10% раствора уксусной кисло ты и добавляют каплю раствора тетрароданомеркуриата аммо ния - в присутствии цинка образуются бесцветные дендриты или одиночные клинообразные кристаллы:

Zn(OCOCH3)2 + (NH4)2Hg(SCN)4 = Zn[Hg(SCN)4] + 2NH4OCOCH3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. Инструментальный анализ.

5.1. Потенциометрическое  титрование

Потенциометрическое титрование основано на определении точки эквивалентности по результатам потенциометрических измерений. Вблизи точки эквивалентности происходит резкое изменение (скачок) потенциала индикаторного электрода. Это наблюдается, конечно, лишь тогда когда хотя бы один из участников реакции титрования является участником электродного процесса. Так, например, титрование по методу кислотно-основного взаимодействия может быть выполнено со стеклянным электродом. Определение хлорида - с хлорсеребряным и т.д. Так же, как и в других титриметрических методах, реакции потенциометрического титрования должны протекать строго стехиометрически, иметь высокую скорость и идти до конца.

Для потенциометрического титрования собирают цепь из индикаторного электрода в анализируемом растворе и электрода сравнения. В качестве электродов сравнения чаще всего применяют каломельный или хлорсеребряный.

5.2. Виды потенциометрического титрования

5.2.1. Кислотно-основное титрование

В кислотно-основном титровании в качестве индикаторного обычно используют стеклянный электрод, как правило, входящий в комплект серийно выпускаемых промышленностью pH-метров. Потенциометрический метод позволяет провести количественное определение компонентов в смеси кислот, если константы диссоциации различаются не менее чем на три порядка. Например, при титровании смеси, содержащей хлороводородную (HCl) и уксусную кислоты, на кривой титрования обнаруживается два скачка. Первый свидетельствует об окончании титрования HCl, второй скачок наблюдается при оттитровывании уксусной кислоты. Также несколько скачков имеют кривые титрования многоосновных кислот, константы диссоциации которых существенно различаются (хромовая, фосфорная и др.).