Добры день!
С удовольствием перечитал 14 страниц.
Немного аналитики. Вчера посчитал на коленке буквально следующее:
Из первого поста следует, что для приготовления тестового раствора в количестве 10 мл необходимо взять следующее:
1. H2SO4 - 5 мл раствора
140 мл H2SO4 (p=1.83 г/см) = 256 грамм H2SO4
900 мл воды (900 мл *1.0 г/см) = 900 грамм.
Готовим раствор 256+900 = 1156 грамм.
полученная концентрация кислоты = 256/1156 = 0,22 (массовая доля).
Плотность раствора с массовой долей 22% = 1,145 г/см
5 мл * 1.145 = 5,72 г раствора H2SO4
в пересчете на кислоту = 5,72 * 0,22 = 1,25 г
2. Молибдат - 2 мл раствора
15 грамм (NH4)2MoO4
500 мл воды (500 мл * 1.0г/см) = 500 грамм
готовим раствор 15 + 500 = 515 грамм
концентрация 15/515 = 0,02912 (массовая доля молибдата аммония)
в пересчете на молибдат аммония = 0,02912 * 2 = 0,05824 г
3. Антимонилтартрат 1 мл раствора
0,34 грамм Антимонилтартрат
250 мл Воды (250мл *1.0 г/см) = 250 грамм
готовим раствор 0,34 + 250 = 250,34 грамм
концентрация 0,34/250,34 = 0,001358 (массовая доля Антимонилтартрата)
в пересчете на антимонилтартрат = 1*0,001358 = 0,001358 г
4. Аскорбиновая кислота 2 мл раствора.
2,7 грамм Аскорбиновой кислоты
50 мл воды (50 мл*1.0 г/см) = 50 грамм
масса раствора 50+2,7 = 52,7 грамм
концентрация компонента 2,7/52,7 = 0,05123 (массовая доля аскорбиновой кислоты)
в пересчете на аскорбиновую кислоту 0,05123*2 = 0,1025 г
___________________________________________________
Из методики из первого поста следует, что для приготовления тестового раствора необходимо взять компоненты в соотношении:
H2SO4/Молибдат/Антимонилтартрат/Аскорбиновая кислота = 1,25/0,05824/0,001358/0,1025
___________________________________________________
При этом по ссылке в утвержденной методике ПНД Ф 14.1:2:4.112-97 используемой повсеместно, расписан способ приготовления тех же самых растворов. Но в других пропорциях.
3 грамма молибдата аммония разводят до 100 мл. отбирают 50. m = (3/100)*50 = 1.5 г
2,16 аскорбиновой кислоты разводят до 100 мл. отбирают 50. m = (2.16/100)*50 = 1.08 г
0,34 антимонилтартрат калия разводят 500 мл, отбирают 25. m=(0.34/500)*25 = 0.017 г
70 см. куб серной кислоты разводят до обьема 500 мл. отбирают 125. m=(70*1.84/500)*125 = 32.2 г
Соотношение компонентов, приведенное по отношению к серной кислоте. граммы
H2SO4 / Молибдат/Антимонилтартрат/аскорбиновая к-та
1,25/0,0582/0,000661/0,042
Что, очевидно, сильно отличается от приведенной Кареном. Никак не критикуя и не претендуя на истину. Просто факт.
Предлагаю нижеследующее
Адаптировать методику к практическому использованию тем, что концентрации компонентов подобрать таким образом, что объемы растворов совпадали между собой
Очевидно, что так проще отмерять и отсчитывать при измерениях.
Для методики должно соблюдаться два условия
1. Обьем получаемого раствора должен сохранятся. V = const
2. Соотношение компонентов должно сохранятся
Расчет для методики Карена
Общий объем получаемого раствора 10 мл.
В первом приближении хорошо бы получить объемы растворов компонентов равные 2,5 мл.
Посчитаем такую возможность для самого «жЫрного» компонента – серной кислоты.
Из вышеизложенного расчета видно, что в 5 мл раствора серной кислоты содержится 1,25 грамм самой кислоты. Фактически это раствор серной кислоты объемом 5 мл содержащий 1,25 грамм собственно кислоты.
Задача вычислить её концентрацию. Такая задача не имеет аналитического решения и решается комбинаторным способом последовательно. При этом, для простоты и наглядности решения условимся, что разведение концентрированной серной кислоты водой не ведет к контракции объема жидкости и является чисто аддитивной величиной.
В объеме 2,5 мл содержится 1,25 грамм H2SO4. Концентрация?
Объем кислоты = 1,25/1,84 = 0,679 мл
Объем воды = 2,5 – 0,679 = 1,82 мл
Масса раствора 1,82+1,25 = 3,07 г
Массовая доля кислоты = 1,25/3,07 = 0,41
Что логично, так как масса кислоты не изменилась, изменился только объем с 5 до 2,5мл а концентрация при этом увеличилась прямо пропорционально (решение для проверки и выяснения массы компонентов для смешения)
ИТОГО – приготовить такой раствор можно.
Для приготовления 250 мл такого раствора надо взять:
Серная концентрированная кислота - 68 мл (125 г)
Вода дистиллированная 182 мл (182 г)
Перейдем к другим растворам.
Приготовление раствора молибдата аммония объемом 250 мл
В объеме 2,5 мл содержится 0,05824 г молибдата аммония. В 250 мл = 5,824 грамма
Приготовление раствора антимонилтартрата
В объеме 2,5 мл содержится 0,001358 грамм антимонилтартрата. В 250 мл = 0,1358 г
Приготовление раствора аскорбиновой кислоты
В объеме 2,5 мл содержится 0,1025 грамм аскорбиновой кислоты. В 250 мл = 25,62 г
Расчет для методики ПНД Ф 14.1:2:4.112-97
H2SO4 / Молибдат/Антимонилтартрат/аскорбиновая к-та
1,25/0,01951/0,0002211/0,014
Приготовление раствора серной кислоты
Серная концентрированная кислота - 68 мл (125 г)
Вода дистиллированная 182 мл (182 г)
Приготовление раствора молибдата аммония объемом 250 мл
В объеме 2,5 мл содержится 0,05822г молибдата аммония. В 250 мл = 14,55 грамма
Приготовление раствора антимонилтартрата
В объеме 2,5 мл содержится 0,000661 грамм антимонилтартрата. В 250 мл = 0,165 г
Приготовление раствора аскорбиновой кислоты
В объеме 2,5 мл содержится 0,014 грамм аскорбиновой кислоты. В 250 мл = 10,5 г
Замечания по поводу реактивов.
Серную кислоту я в своих задачах использовал ЧДА из магазина химических реактивов, разводил по описанной схеме выше.
Аккумуляторная кислота имеет концентрацию ~35%, её можно применять без разбавления «как есть». В расчетном (2,5 мл) объеме. Её плотность и концентрация «плавает» от сезона к сезону и от производителя к производителю. Поэтому ничего уточнять не требуется. Она всё равно взята в сильном избытке.
Если готовите из концентрата, то необходимо кислоту лить в воду. Раствор при этом сильно разогревается. Удобно готовить в 2 приема. В первый прием в 35 мл воды вливаем 5 мл кислоты. Охлаждаем, вливаем еще 8,6. ( в расчете на 50 мл)
Удобно дозировать шприцем.
Молибдат аммония имеет свойство «выветриваться». При лежании/стоянии/хранении в сухом виде он теряет аммиак и превращается в молибденовую кислоту. Растворимость молибдата аммония = 400 г/л. В кипящей воде разлагается.
Молибденовая кислота малорастворима = 2,1 г/л при 25 и 5,2 г/л при 80.
Поэтому реактив после длительного хранения не растворяется. Но его можно «реанимировать».
Для этого молибдат аммония перед использованием перекристаллизовывают по схеме:
250 грамм молибдата аммония растворяют(помещают) в 400 мл воды при 80 С. По каплям добавляют раствор аммиака до появления стойкого запаха (конец реакции) При этом осадок будет растворятся. Горячий раствор фильтруют через бумажный фильтр (синяя лента/любой). В приемную колбу перед фильтрацией помещают 200-300 мл этанола. Фильтрат охлаждают до 5-10 С и через час отфильтровывают выпавшие кристаллы. Кристаллы промывают этанолом и сушат на воздухе. Это чистый молибдат аммония квалификации ЧДА.
Аквариумисту нет надобности перекристаллизовывать такие количества, делайте в меньшем пропорционально.
Антимонилтартрат ни в каких дополнительных манипуляциях не нуждается, но следует иметь ввиду, что тару для него надо готовить особенно тщательно – в растворе быстро и легко заводятся грибы (плесень всех мастей). Используйте пропаренную тару, отбор ведите чистой пипеткой, хорошо бы пузырёк иметь прозрачный, так поражение грибами сразу видно.
Если выросли грибы («вата» в растворе или на поверхности) тару можно и нужно отмыть горячей водой, а потом прокипятить минут 1-2-3 в кипящей воде, хоть из-под крана. Или сменить на стерильную новую. Я отмываю/кипячу.
Взвешивание малых количеств веществ имеет свои особенности. У кого есть аналитические весы, могут переходить к следующему компоненту, у кого нет – читаем.
Для отмеривания малых количеств веществ применяют косвенные методы.
1. Порцию вещества взвешивают в количестве в 10-100 раз больше (сколько позволяют весы), растворяют и берут аликвоту (часть). Например, растворяют 10 грамм в 1 литре воды и отбирают 1 мл. 1 мл – аликвота = 1/1000 получается, что в 1 мл содержится 10мг растворенного вещества. Так можно отмерять очень малые количества, но есть недостаток – 999 мл раствора идет в унитаз.
2. Можно «разбавить» нейтральным веществом в том же агрегатном состоянии – твердым. Например, стеклянным порошком. (аэросил, стеклянные, алюмосиликатные и др. микросферы) Берем 990 грамм порошка, сыпем в него 10 грамм нужного нам вещества, тщательно перемешиваем и тоже берем «аликвоту», но остаток не выкидываем, он может хранится без изменений. При приготовлении раствора порошок оседает на дно и его отфильтровывают если необходимо, если не мешает – используют так.
3. Рабочий массовый вариант. Берем любую мерную тару, мерную ложечку и насыпаем одинаковыми ложечками (без горки) 100-1000 ложек на весы. Определяем массу. Эту массу делим на 100-1000 – такая масса в 1 мерной ложке. Процесс трудоёмкий, но позволяет…
Не очень точно, но всё-таки это лучше чем ничего.
Аскорбиновая кислота.
В продаже имеется аскорбинка с маркировкой ВР2001/USP32, что означает соответствие этой аскорбиновой кислоты требованиям Британской фармакопеи 2001 и американской фармакопеи ревизии 32. Фактически это нормальная аскорбиновая кислота пригодная для стандартных тестов. Её можно легко «улучшить» до состояния ЧДА.
Для этого 110 грамм кислоты растворяют в 100 граммах воды при нагревании до 95-100С. При этом желательно не использовать металлическую посуду. Во-первых, кислота всё-таки, в во-вторых металл провоцирует её окисление кислородом воздуха. Я растворяю в стеклянной/фарфоровой банке на водяной бане.
После растворения охлаждают до 0-5С и выдерживают в течение 1 часа. Сливаю в мягкую полиэтиленовую плошку, откуда легко достать кристаллы деформируя её. В банке кристаллы дают плотный осадок, просто так не вытащить. Сливают оставшийся раствор и отделяют кристаллы фильтрованием. Выход кристаллов ~ 75 грамм.
Оставшийся от перекристаллизации маточный раствор можно выпарить вдвое или чуть больше и так же охладить. Останется раствор выраженного желтого цвета – это уже окислившаяся аскорбинка и её субпродукты, её выливаем. Так можно получить еще, примерно, 25 грамм чистой аскорбиновой кислоты.
Отмечу, что раствор «чистой» аскорбиновой кислоты прозрачный и не имеет окраски. По мере её окисления он желтеет.
В сухом виде аскорбиновая кислота более-менее устойчива к кислороду воздуха, может хранится в пакете.
Перед приготовлением новых порций аскорбинки отмывайте тару для хранения от остатков старой кислоты, они ускоряют процесс её окисления автокаталитически. Храните раствор в холодильнике – снижение температуры на каждые 10 градусов снижает скорость реакции в 3-4 раза. Значит раствор сохранный при 20 в течение месяца при 0 будет сохранятся в течение 4-6. При этом не используйте стиральный порошок – в нем содержится фосфор и ваш реагент будет испорчен.
В своей практике использую для измерения фотометр типа Эксперт 003. Расписывать не буду, сразу к сути. На фото приведены 3 флакона с одним образцом воды разделенным на 3 равные части. Визуально они слабо различимы. Слева-направо:
- Аскорбиновая кислота с маркировкой ВР2001/USP32. Опт. плотность 0,395
- Аскорбиновая кислота «пищевая». Опт. Плотность 0,479
- Свежеперекристаллизованная аскорбиновая кислота. Опт. Плотность 0,48
Время до фотографии 15 минут, время до измерения 30 минут. Кюветы 10мм. Длина волны 655 нм (красный). Остальные реагенты новые/свежие/подготовленные.
Работать желательно с новыми/свежими реагентами. Новыми в смысле с вновь подготовленными – молибдат аммония и аскорбиновая кислота перекристаллизованы, антимонилтартрат не заросший грибами. Ну с серной кислотой ничего не делается.
В принципе методика будет работать и со старыми/выветрившимися/просроченными реактивами/, но невозможно будет сравнивать ваши результаты с полученными «правильным» способом.
P.S. в личных целях я готовлю реагенты в количестве по 50 мл каждого. Этого хватит на 200 измерений. Но и так понятно, что аскорбинка прокиснет, а антимонил может пойти плесенью. Поэтому готовить «впрок» нет никакого смысла.
Всем удачи. Есть предложения и по тесту на нитрат. coming soon