17. GRAVIMETRICKÉ STANOVENÍ ŽELEZA JAKO Fe[2]O[3][] Cíle úlohy: · seznámit se s metodou chemické kvantitativní analýzy založené na vyloučení stanovované složky ve formě málo rozpustné sloučeniny a na jejím převedení na sloučeninu o přesně definovaném složení, která se poté váží · kvantitativně stanovit železo Fe jako Fe[2]O[3] Použité vybavení: Chemikálie: 10 % NH[4]NO[3], 1 % NH[4]NO[3], 2 M HCl, 2 M NH[3], roztok Ag^+. Laboratorní pomůcky: Kádinka 250 ml, kádinka 50 ml, bezpopelový řídký filtrační papír (červené označení, příp. žluté označení), filtrační nálevka, porcelánový kelímek, chemické kleště, kleště na kádinky, skleněná tyčinka, laboratorní kahan, stojan s varným kruhem, příp. vařič, stojan s filtračním kruhem, asbestová síťka, triangl, exikátor, pipeta nedělená 10 ml, pipeta dělená 2 ml, pipeta dělená 1 ml, pipeta dělená 5 ml, umělohmotná pipetka, malá zkumavka, odměrný válec 50 ml, pipetovaní balónek, nůžky, kapkovací destička. Schéma pracovního postupu: 17.1 Srážení Fe^3+amoniakem 17.2 Filtrace sraženiny 17.3 Spalování filtru, žíhání a vážení suroviny 17.4 Vyhodnocení gravimetrického stanovení Princip: Z kyselého roztoku Fe^3+ se amoniakem sráží Fe(OH)[3], který se vyžíhá na vážitelnou formu Fe[2]O[3]. Metoda je použitelná pro stanovení iontů železitých Fe^3+ a také iontů železnatých Fe^2+. Ionty Fe^2+ je však nutné předem kvantitativně zoxidovat na ionty Fe^3+ přídavkem potřebného množství vhodného oxidačního činidla. Podstatou metody je srážení roztoku soli Fe^3+ roztokem amoniaku. Reakcí vzniká nerozpustný hydroxid železitý Fe(OH)[3], který se po oddělení od roztoku (filtrací) převede žíháním na vzduchu při cca 1000 °C na oxid železitý Fe[2]O[3] (forma k vážení). 17.1. Srážení Fe^3+amoniakem Roztok vzorku Fe^3+ ze zkumavky kvantitativně převést do kádinky na 250 ml (každou zkumavku 3x vypláchnout destilovanou vodou) a zředit destilovanou vodou asi na 150 ml. Poté přidat 10 ml 10% NH[4]NO[3] a zahřívat téměř k varu. Případnou hydrolýzu soli Fe^3+ (projevuje se oranžovým až červenohnědým zbarvením roztoku, přecházejícím na červenohnědou sraženinu) potlačit již před zahříváním přídavkem cca 1 ml 2 M HCl. Před vlastním srážením musí být roztok žlutý a čirý. Při prvních náznacích varu přerušit zahřívání a srážet 2 M NH[3]. Zpočátku lze přidávat větší dávky srážedla až do okamžiku, kdy se roztok začne barvit do oranžova. Dále už přidávat srážecí roztok jen po kapkách, dokud se obsah kádinky zřetelně nezakalí. Tato fáze srážení rozhoduje o kvalitě sraženiny. Další přídavky 2 M NH[3] je možné opět zrychlit. Srážení ukončit, je-li amoniak z roztoku zřetelně cítit. Při správném postupu se sraženina Fe(OH)[3] rychle sbalí, tj. usadí se ke dnu ve formě jemných vloček a zanechá nad sebou bezbarvý čirý roztok. Tento postup opakovat 2x, příp. 3x (dle zadání vyučujícího). Zkumavky s neznámým vzorkem pro analýzu obsahují stejné množství Fe^3+. 17.2. Filtrace straženiny Získanou sraženinu ještě za horka filtrovat přes řídký filtrační papír (červeně označená krabička – bezpopelový papír, příp. žlutě označená). Sraženinu dekantovat (tj. promývat na filtračním papíře) horkým 1 % NH[4]NO[3], dokud odtékající filtrát nepřestane dávat reakci na Cl^- ( to lze prověřit pomocí roztoku AgNO[3] – tj. dokud odtékající filtrát bude tvořit bílý zákal s roztokem AgNO[3]). Pokud na stěnách kádinky ulpí část sraženiny, rozpustit ji několika kapkami konc.HCl (pomocí tyčinky namočené v HCl smočit celý povrch kádinky), roztok zředit destilovanou vodou na cca 10 – 20 ml, přivést k varu a opět srážet 2 M NH[3]. Získanou sraženinu za horka filtrovat přes filtr s hlavním podílem Fe(OH)[3]. 17.3. Spalování filtračního papíru se vzorkem, žíhání a vážení suroviny Po odkapání posledních kapek promývacího roztoku filtrační papír se sraženinou složit, vložit do předem vyžíhaného (1 hod) a zváženého porcelánového kelímku, který byl po vyžíhání uchováván v exikátoru. Filtrační papír se sraženinou lze předem zlehka vysušit v sušárně (příp. ho nechat schnout na vyhrazeném místě do příštího cvičení, přičemž je nutné označit si svůj kelímek, tj. neglazurované dno kelímku popsat měkkou tužkou). Poté v kelímku spálit fitrační papír se sraženinou a porcelánový kelímek vyžíhat do konstantní hmotnosti (1 – 2 hod.). Po vychlazení porcelánového kelímku zvážit produkt - červenohnědý až černý Fe[2]O[3]. Množství získaného Fe^3+ vypočítat podle následujících rovnic: → kde: M(Fe) = 55,847 g.mol^-1 a M(Fe[2]O[3]) = 159,692 g.mol^-1 17.4. vyhodnocení GRAVIMETRICKÉHO STANOVENÍ Při vyhodnocení stanovení železa gravimetricky v neznámém vzorku v protokolu do závěru uvést: 1. Výpočtem určit obsah Fe ve vzorku. 2. Zdůvodnit případné nepřesnosti při gravimetrickém stanovení železa.