Реферат: Определение содержания германия в твердом электролите GeSe-GeJ2 - текст реферата. Скачать бесплатно.
Банк рефератов, курсовых и дипломных работ. Много и бесплатно. # | Правила оформления работ | Добавить в избранное
 
 
   
Меню Меню Меню Меню Меню
   
Napishem.com Napishem.com Napishem.com

Реферат

Определение содержания германия в твердом электролите GeSe-GeJ2

Банк рефератов / Химия

Рубрики  Рубрики реферат банка

закрыть
Категория: Реферат
Язык реферата: Русский
Дата добавления:   
 
Скачать
Архив Zip, 42 kb, скачать бесплатно
Заказать
Узнать стоимость написания уникального реферата

Узнайте стоимость написания уникальной работы

29 Вятский Государственный Гуманитарный Университет Химический факультет Кафедра химии и методики преподавания химии Курсовая раб ота на тему Определение содержания германия в твердом электр олите GeSe - GeJ 2 работу выполнил студент 2 курса ВятГГУ группы Х-22 Вьюшков С.Н. Проверил Данилов Д.Н. Киров 2007 Оглавление: Введение: цель курсовой работы, актуальность поставленной цели, задачи, которые необходимо решить в ходе работы Литературный обзор Полярографические и амперометрические методы определения германия Фотометрические методы определения германия Гравиметрические способы определения германия Титриметрические методы определения германия Алкалиметрические методы Методы осаждения Оксидиметрические методы Комплексонометрические методы Косвенное комплексонометрическое определение Комплексометрическое титрование германия растворами полиоксисоедин ений Комплексонометрическое определение с помощью этилендиаминтетрауксу сной кислоты Перевод твердого электролита в раствор Предложенная методика определения германия в твердом электролите Теоретический расчет содержания германия в образце твердого электроли та Экспериментальная часть работы Оборудование и реактивы Подготовительная часть работы Определение содержания германия в образце твердого электролита Расчет погрешностей титрования Выводы по проделанной работе Введение Цель курсовой работы: разработать методику экспериментальную методику определения германия в твердом электролите GeSe - GeJ 2, провести анализ и сравнить полученные результаты с теоретическими расчетами. Актуальность поставленной цели Химия твердых электролитов в настоящее время чрезвычайно обширна, и исследован ия в данной области проводятся сейчас достаточно и нтенсивно. Это объясняется ши роким перечнем тех сфер применения , в которых могут быть использованы у стро йства, созданные на основе твердых электролитов. Ко ротко перечислим основные из них. Потенциометрические датчики состава газа. Наверное, они наиболее просты. Электроды в разных газах приобретают ра зные потенциалы. Так, например , если внутри пробирки находитс я чистый кислород, а снаружи - газ с неизвестной его концентрацией, то по р азности потенциалов электродов можно определить э ту концентрацию . Потенциометрические датчики поз воляют определять состав и более сложных газовых смесей, содержащих угл екислый и угарный газы, водород и водяной пар. Если стерженек из твердого электролита с электродами на торцах нагрет неравномерно, он начнет теря ть кислород и между электродами возникнет разность потенциалов. По ее ве личине можно определить, например, состав выхлопных газов автомобильно го двигателя. В ряде тран запада , где требования к чистоте выхлопных газов очень строги, налажено промышленное производство таких датчиков. К ислородные датчики пока единственные устройства с твердыми оксидными эле ктролитами, н ашедшие некоторое практическое прим енение в нашей стране. Кислородные насосы . Пусть во внешнее пространство пробирки подается воздух и ли газ, содержащий кислород. Если внешний электрод стал анодом, а внутрен ний - катодом, то из газа в пробирку пойдет чистый кислород. Подобные устро йства - кислородные насосы - могут найти применение там, где потребление к ислорода невелико или требуется его высокая чистота. Электролизеры . К внешнему электроду – катоду – подводят водяной пар или углекислый газ. На катоде будет п роисходить разложение пара или углекислого газа, а на аноде в обоих случ аях выделяется кислород. Уникальная способность этого высокотемперату рного электролизера одновременно разлагать водяной пар и углекислый г аз позволяет создать систему жизнеобеспечения, скажем, на космических о бъектах. Теплоэлектрогенераторы . Чел овек сделал первый шаг к независимости от природы, научившись сохранять огонь, поистине универсальный источник энергии. Костер давал тепло и све т, на нем готовили пищу, он расходовал ровно столько топлива, сколько было необходимо. Еще в конце прошлого века свет давали свечи и керосиновые ла мпы, а тепло - печи. Лишь немногим более ста лет назад на человека начало ра ботать электричество, которое могло давать свет, тепло, механическую раб оту. Одно время казалось, что достаточно подвести к жилищу только электр ическую энергию, а уж там преобразовывать ее во что угодно. Но сказала сво е слово экономика: КПД электро станции менее 40%, потери при передаче и обратном превращении электричест ва в другие виды энергии тоже значительны. Ясно, что там, где нужно только тепло, его целесообразно получать прямо из топлива. И не случайно сегодн я обсуждается простая идея: вернуть «очаг» в дом в виде электрохимическо го генератора с топливным элементом, преобразующим энергию топлива в эл ектричество и тепло. Мы можем видеть, насколько значительна роль тверды х электролитов в различных сферах современной техники, в самых разнообр азных отраслях жизни человек а могут находить они свое применение. Создание низкотемпературных твер дых электролитов, предсказание и разработка новых соединений, обладающ их свойствами твердых электролитов – перспективная отрасль развития химии твердых электро литов. Относительно неизученным в настоящее в я настоящее время является то, как происходит изменение свойст в и состава твердых электролитов во время работы. По нятно, что знание этого позволяет предсказывать поведение приборов, сде ланных на основе твердых электролитов, с течением в ремени, строить предположения о б их пригодности к работе при заданных усл овиях своего применения, значительно повысить над ежность такого рода приборов и устройств. В настоящ ей работе была сделана попытка установить, отличае тся ли, и если отличается, то насколько, практический с остав твердого электролита от его теоретического состава Задачи, которые необходимо решить при выполнении курсовой работы · выбрать методику опре деления массовой доли германия в твердом электролите · осуществи ть перевод вещества в раствор · произвести подготовительные ра боты к проведению анализа, подобрать соответствующие реактивы и оборуд ование · произвести экспериментальную ч асть анализа твердого электролита · рассчитать на основании полученных данных массовую долю герман ия в образце твердого электролита · сравнить полученные результаты с теоретически рассчитанными значениями · рассчитать относительную погре шность метода измерений, сравнить ее с относительн ым отклонением полученных результатов от теоретических · объяснить отклонения полученных результатов от теоретических · сделать вывод о применимости да нного метода определения германия в соединениях для вычисления его мас совой доли в твердом электролите GeSe - GeJ 2 и об отклонении состава твердого электролита от теоре тического. Литературный обзор При подготовке к проведению экспериментальной ча сти курсовой работы был проведен обзор ряда литературных изданий на пре дмет методов и способов количественного определения германия в исслед уемом веществе. Для определения германия разработаны и применяются практически весь перечень мет одов, которыми к настоящему времени располагает аналитическая химия, в ч астности, гравиметрические, титриметрические, фотометрические, поляро графические, амперометрические, спектральные мето ды, а также некоторые другие. Гравиметрические способы определения германия Долгое время единственным способом гравиметричес кого определения германия считалось определение его в форме двуокиси, в звешиваемой после осаждения GeS 2 . многие другие предложенные более позд ние методы также заканчиваются взвешиванием двуо киси германия из-за непостоянства состава ряда дру гих соединений, в виде которых может быть осажден германий. Недостаток всех этих методов состоит в неблагоприятном факт оре пересчета. Поэтому активно разрабатывались методы определения гер мания, использующие переведение его в комплексную германомолибденовую кислоту и осаждение ее органическим основанием. Содержание германия в таких осадках составляет всего несколько процентов, что весьма важно при определении малых количеств герма ния в исследуемых образцах. В последнее время предл ожены методы осаждения германия в виде комплексов с органическими соед инениями. Эти комплексы также имеют малое содержание германия. Гравиметрические методы определения германия неселективны, и перед их применением обычно необход имо проведение специальных операций отделения. В качестве которых используется обычно дистилляция или экстракция тетрахлорида германия. Основные гр авиметрические методы, используемые при определении содержания герман ия: · определение в форме сплава с металлом после выделени я электролизом · определени е в форме дисульфида · определени е в форме двуокиси германия · определение в форме ортогермана та магния · определение в форме германомоли бдата или германовольфрамата органического основания · определение в форме фениларсона тов · определение в форме германотарт рата бария · определение в форме тридифенолг ерманатов Титриметри ческие методы определения германия Для определения германия сущ ествуют алкалиметрические, комплексонометрическ ие и оксидиметрические методы. Наибольшее практич еское применение в контроле германиевого производства получили методы алкалиметрическоготитрования комплексных кисло т германия с многоатомными спиртами и ортодифенола ми. Для определения миллиграммовых количеств германия используются нерпямые оксидиметрическ ие методы, основанные на йодометрическом или ванадатометрическом титр овании органических оснований, осажденных в виде германомолибдатов. С появлением комплексонометрического метода, прим еняемого в широком диапазоне концентраций германия, эти методы постепе нно утрачивают свое былое значение. Прямой йодометрический метод, основ анный на титровании двухвалентного германия, из-за своей сложности не получил большого распространения. Фотометрические методы определения германия Малые количества германия в исследуемых образцах чаще всего определяют с использованием фотометрических методов анализ а , для чего в последнее время предложено большое кол ичество органических реактивов. Из неорганических соединений для фотометрического определения германия используются пр актически только германомолибденовая кислота и продукт ее восстановле ния – германомолибденовая синь. Д о сравнительно недавнего времени эти соединения были единст венными аналитическими формами при фотометрическом определении герма ния, и существует обширная литература по их примене нию. В настоящее время для фотометрического определен ия германия наиболее употребительным реактивом является фенилфлуорон. Используются также разли чные другие органические реак тивы, преимущественно с ортоо ксикарбонильной циклообразующей группировкой ил и с дифенольной группировкой, способной изменяться в оксикарбонильную в результате таутомерического перехода. Наряду с э тим активно продолжают применяться методы, основанные на образовании г ерманомолибденового комплекса, которые при условии определения германия экстракцией стали более из бирательными. Фотометрическое определение германия в сложной с меси возможно лишь после полного отделения его соп утствующих элементов из-за относительно малой изби рательности используемых реактивов. Для этой цели теперь наиболее часто применяется экстракция о рганическими растворителями, преимущественно ч е тыреххлористым углеродом. В большинстве случаев после экстракции фотометриче ское определение германия оказывается селективны м независимо от используемого реактива. К числу основных фотометрических методов определения германия относятся: · методы, основанные на о бразовании германомолибденового комплекса · методы с применением о-дифеноло в · методы с применением ортооксика рбонильных производных трифенилметана · методы с пр именением оксиантрахинонов · методы с пр именением гематеина · методы с применением оксифлавон ов · методы с применением оксикарбон ильных соединений ксантенового ряда · методы с пр именением о-диоксихроменолов · методы с применением оксипроиз водных тропонола · методы с применением диоксиазо соединений · флуориметрические методы Полярограф ические и амперометрические методы определения г ермания Поляр о гр афические методы определения германия начали разрабатываться после на хождения условий его восстановления на капельном ртутном катоде. В зави симости от характера протекаю щих на электроде реакций и условий их индикации существующие методы мог ут быть разделены на несколько групп. К первой группе относятся методы , основанные на восста н овлени и двухвалентного германия до металла; ко второй – на восста новлении четырехвалентного германия в отсутствие или в присутствии ко мплексообразующих агентов; к третьей – методы анодной полярографии. В о тдельные группы следует отнести косвенные полярог рафические методы, использующие предварительное образование комплекс ов германия, а также методы амперометрического титрования. В целом к числу полярографических и ампероме трических методов определения ге рмания в навеске исследуемого вещества относятся следующие методы: · восстановление двухв алентного германия · восстановление четырехвалентн ого германия в отсутствие комплексообразующих агентов · инверсионная вольтамперометри я · непрямое по лярографическое определение амперометри ческое титрование · спектральные и другие методы определения германия · методы оптического спектрально го анализа · пламенно-спектрофотометрическ ие методы · рентгеносп ектральные методы · нейтроноактивационные методы · метод терми ческого разложения моногермана Как можно уви деть из вышеприведенного списка, количество методов, позволяющих колич ественно и с достаточно высокой точностью определить содержание герма ния в образцах, чрезвычайно широк. Но, к сожалению, большая часть этих мето дов по ряду причин, в первую очередь, технического характера, не могли быт ь использованы в данной работ е. Кроме того, значительное количество реактивов, применяемых при проведении некоторых анализов, дороги, и их использование не о правдано с экономической точки зрения. Это замечан ие относится, в частности, к применяемым в одном из фотометрических мето дов анализа ортооксикарбонильных производных трифенилметана и ряде др угих соединений. Таким образо м , главным критерием при отборе подходящего метода анализа дан ного твердого электролита, была простота и дешевиз на способа, а также его точность. Этим критериям отве чали в полной мере титриметрические методы анализа , один из которых был выбран в качестве рабочего при проведени и курсовой работы. Но вначале более подробно остановимся на общей характеристике титриметрических методов определения германия. Алкалиметрические методы Германиевая кислота очень слабая, и ее прямое алкал иметрическое титрование оказывается невозможным. При введении в раств ор двуокиси германия многоатомного спирта образу ется комплексная одноосновная кислота, а при введении о-дифенола – двух основная. Эти комплексные кислоты значительно сильнее германиевой кис лоты и легко титруются щелочью. Точка эквивалентно сти может быть установлена потенциометрически или с помощью цветного и ндикатора. В других алкалиметрических методах используется гидролиз гексафтор германатов или растворение в избытке щелочи осадк ов германомолибдатов слабых органических основан ий с оттитровыванием этого избытка кислотой. Методы осаждения В среде амфипротных растворителей (кетоны) гексафторгерманиевая кислота титруется растворами азотсодержащих органических оснований в тех же растворителях с образо ванием малорастворимых гекса фторгерманатов. Точк а эквивалентности может быть установлена потенциометрически. Для титрования п ригодны пиридин, хинолин, 8-оксихинолин, производные пиразолона – диант ипирилметан, 4-аминоантипирин, диметиламиноантипирин. Оксидиметрические методы. Для прямого оксидиметрического определения герма ния используют восстановительные свойства Ge ( II ). В косвенных методах германий переводят в соединения, которые затем либо окисляю тся с расходом стехиометрического количества соот ветствующего реактива, либо способны выделить свободный йод в эквивале нтном германию количестве. Достаточно широко в пра ктике анализа применяются методы прямого и непрямого йодометрического определения, а также ванадатометрическое определ ение. Комплексонометрические методы Косвенное комплексонометрическое определение Образование осадка германота ртрата бария используется для косвенного комплексонометрического опр еделения германия. Осадок германотартрата растворяют в соляной кислоте (1:1), в аликвотной час ти раствора определяют барий титрованием 0,005-0,01н раствора комплексона III при pH 10 (аммиачный буфер) в присутстви е эриохрома черного Т. В другом косвенном комплексонометрическом методе германий предварите льно выделяют в виде осадка германомолибдата хинолина, в котором опреде ляют молибден. Осадок растворяют в аммиаке, удаляют его избыток кипячени ем, восстанав ли вают Mo ( VI ) до Mo ( V )сульфатом гидразина в сернокислой среде и при pH 4,5-5 д обавляют раствор ЭДТА в избытке, который оттитровывают раствором сернокислой меди в присутствие пиридилазонафтола. Методы длительны и точность и х напрямую зависит от условий выделения осадков соединений германия . Комплексометрическое титрование германия раство рами полиоксисоединений Образование растворимого тридифенолгерманиевог о комплекса может быть использовано для прямого титриметрического опр еделения германия. В качестве металлохромного инд икатора должен использоваться реактив, дающий окрашенный, но менее проч ный комплекс с германием, нежели чем ортодифенол. Предложено титрование германия ( IV ) раствором пирогаллола в присутствии 1,5-ди-(2-окси-5-сульфофенил)-С- цианформазана при оптимальном значении pH , равном 8. Определению германия по данной методике мешают мн огие элементы, которые реагируют либо с формазаном, либо с пирогаллолом. Заменить пирогаллол пирокатехином нельзя из-за быс трого восстановления формазана. Более удовлетворительные результаты, по-видим ому, мог бы дать тайрон. Предложено прямое титрование раствора двуокиси германия раствором ман нита в присутствии фосфатног о буфера при pH 8. в качес тве металлохромного индикатора также используется формазан. Точка эквивалентности наблюдается при молярном отношени и двуокиси германия к манниту 1:10. так как в комплексе германия с маннитом это соотношение составляет 1:2 и комплекс относитель но мало прочен, то в действительности происходит постепенное подавлени е избытком маннита диссоциации комплекса, которое н аступает приблизительно при десятикратной по отношению к германию кон центрации титранта. Вследствие этого изменение окраски в точке эквивал ентности нерезкое. Комплексо н ометрическое определение с помощью эт илендиаминтетрауксусной кислоты. В холодных растворах германий ( IV ) очень медленно реагирует с ЭДТ А. Нагревание способствует существенному повышению скорости протекани я данного процесса, который при температуре кипения заканчивается в течение 7-10 минут. Для полн ого связывания германия в комплексонат необходим не менее чем 2-2,5 кратный избыток ЭДТА, вследствие чего прямое к омплексонометрическое титрование ока зывается невозможным. Этилендиаминтетраацетатный комплекс германия до статочно прочен, так что после связывания германия избыток ЭДТА можно оттитровать в аммиачном или кис лом растворах солью двух-, трех- или четырехвалентно го металла при подходящем металлохромном индикато ре. Оптимальная концентрация кислоты для образова ния комплекса с ЭДТА составляет порядка 0,02-0,05н. Метод пригоден для определ ения германия в достаточно широком диапазоне его к онцентраций от 0,1 до 250мг в 50мл раствора. Присутствие в анализируемом растворе до 3моль/л хлорида натрия не влияет на полноту связывания германия в комплексонат. Степень помех, вызываемых значитель ными концентрациями хлоридов в растворе при титровании избытка ЭДТА, определяет ся тем, соль какого металла применяется при этом. Пр и титровании солями цинка и магния допустимо содержание хлоридов в растворе до 0,6моль/л, солью висмута – не более 0,02моль/л, а при титровании солью циркония допустима концентра ция растворимых хлоридов более 1моль/л. Боле того, в присутствии хлоридов изменение окраски металлохромного индикатора в точке эквивалентности при титровании солями циркония более четкое. В качестве титрантов избытка ЭДТА в аммиачной сред е хорошие результаты дает рас твор сульфата цинка в присутс твии эриохрома черного Т, при тит ровани и в кислой ср еде – солянокислый раствор хлорокиси циркония в присутствии ксиленол ового оранжевого. При титровании избытка ЭДТА солью цинка определен ию германия не мешает более 100мг мышьяка, до 10мг сурьм ы и до 15мг молибдена; мешают магний, щелочнозе мельны е и все тяжелые и цветные металлы, реагирующие с ЭДТА в слабокислой или ще лочной среде. При титровании избытка ЭДТА солью цир кония определению не мешают магний, щелочноземель ные металлы, алюминий , цинк, сви нец и многие другие двух- и трехвалентные металлы. Н е мешают до 100мг мышьяка, 50мг сурьмы и 15мг молибдена. Же лезо и олово мешают определению германия в обоих указанных случаях. Определять германий при помощи этого метода можно как п осле отделения его как экстракцией, так и дистилляцией тетрахлорида. Концентрацию раствора ЭДТА сообразуют с предпола гаемым количеством германия : 25мл 0,005М раствора для 0,1-3,5 мг германия; 50мл 0,01М раствора для 2-15мг и 50мл 0,1М раствора для 15-220мг. Стандартное отклонение при определении германия с использованием данного метода не превышает 1% при количестве германия в исследуемой пробе 15-20мг , пр и0,2-2мг германия оно может достигать 5%. статистическая обработка результатов определения германия комплексонометрическим и а лкалиметрическим пирокатехиновым методом показы вает, что указанные методы имеют практически одинаковую точность. Без заметных последствий при титровании растворы солей цинка, применяемые для оттитровывания избытка ЭДТА, могут быть зам енены солями магния, что и было произведено при проведении данного анал иза. На основании обзора литературных источников можно сделать вывод о наибольшей применимости для анализа метода комплексон ометрического обратного титрования с помощью этилендиаминтетрауксус ной кислоты. Как можно заметить, в этом методе не требуется выполнения сл ожных лабораторных операций ( что соответствует выполнению принципа простоты анализа), метод достаточно точен. Для анализа не требу ются дорогостоящие реактивы и реактивы, обладающие выраженным токсиче ским действием на организм человека, анализ не сопровождается образова нием такого рода веществ и соединений. Все эти полож ительные стороны с лихвой компенсируют практически единственный недос таток метода – длительность проведения анализа. К роме того, для проведения анализа необходимо произвести перевод данног о твердого электролита в раствор, причем в растворе германий должен соде ржаться в форме тетрахлорида. Подбор метода перево да твердого электролита в раствор составил предварительную часть пров еденного исследования. Перевод твердого электролита в р аствор. Внешний вид твердого электролита – порошок черног о цвета, без видимых нарушений однородности состава, матовый; в таблетир ованной форме легко перетирается в порошок при механическом воздейств ии. Экспериментально было установлено, что вещество реагирует в измельченном сост оянии с концентрированной азотной кислотой при нагревании; реакция про текает достаточно бурно, на блюдается выделение бу рого газа, с месь разогревается. При добавлении к небольшому количеству мелкодисперсного по рошка кислоты бесцветный раствор окрашивается около него в желто-зелен ый цвет. При нагревании от порошка начинают поднима ться пузырьки газа, реакция интенсивно идет с поверхности. На стенках пробирки, в которой проводило сь растворение, первоначально о бразуется налет кр асного цвета , который при дальнейшем нагревании ра створяется. Цвет раствора переходит в желто-зеленый, в растворе обильная белая муть, которая осажда ется при прекращении нагревания и окончании реакц ии . После разбавления раствор а видимого уменьшения количества белого вещества не произошло. При стоянии раствора заметного изменения количества осад ка не произошло. Можно сделать предположение о том, что в ходе данно го процесса происходит образование диоксида германия GeO 2 , которы й и выделяется в виде белого осадка после окончания реакции. Нитрат-ион восстанавливается до оксида азота ( IV ) NO 2 . Селен переходит в селенит-ио н SeO 3 2- , а йод содержится в растворе в виде иод ат-иона JO 3- . Желтовато-зеленое окрашивание раствор а можно объяснить наличием в нем растворенного диоксида азота, который, во-первых, является продуктом основной протекающей в растворе химической реакции, и кроме того, образуется при те рмичес ком разложении азотной кислоты. Была предпринята попытка растворения порошка элек тролита в царской водке (реактив готовился из реактивов класса ч.д.а.) при нагревании. Порошок электролита растворился полностью, происходило выделение пузырьков газ а желто-зеленого цвета, первоначально на стенках реакционного сосуда об разовывался осадок красного цвета, который в дальнейшем растворился. После прекращения реакции обр аз уетс я раствор желто-зелено го цвета. В дальнейшем данный способ перевода твердого элек тролита в раствор – при действии на него царской во дкой – был признан неэффективным, и от него отказа лись, так как происходили знач ительные потери германия в виде тетрахлорида, который, будучи достаточн о летучим, при нагревании тер ялся в значительных ко личествах , о чем, в частности, можно было судить по образов анию на стенках реакционного сосуда белого на лета диоксида германия, что было недопустимо при прове дении анализа. В качестве одного из вариантов данного метода была предложена методика растворения порошка твердого электролита по-прежн ему в царской водке, но в запаянной ампуле и при меньшей температуре (раст вор не должен был кипеть, чтобы не произошло разрыва стенок ампулы). Проба порошка нагревалась в течение нескольких часов в плотно за крытом бюксе на водяной бане, температура которой не превышала 75 0 С (п остоянный контроль). При этом не произошло полного р астворения навески, хотя и можно было наблюдать признаки п ротекающей химической реакции и было взято заведомо избыточ ное количество царской водки. После этого закрытый бюкс был оставлен на двое суто к. По прошествии указанного времени растворения ос тавшейся части навески не произошло. Был проведен эксперимент по растворению образца в концентрированном растворе щелочи (гидроксиде натрия) при нагревании. Раствор щелочи готовился из твердого реактива рас творением его в дистиллированной воде до получения насыщенного раство ра. Достаточно высокая концентрация щелочи является основным условием п ротекания химической реакции с ко мп онентами твердого электролита (с достаточной скоростью и полностью), а также требуется для растворения выделяющегося н а одной из промежуточных стадий процесса селена. Первоначально при добавлении раствора щелочи к ме лкодисперсному порошку твердого электролита видимых изменений не набл юда лось , в дальнейшем, после н ачала нагревания , на стенках р еакционного сосуда начинает образовываться налет красного цвета. Раст вор над непрореагировавшим порошком сначала становится зеленовато-жел тым, затем приобретает желтую окраску. Количество красного осадка посте пенно возрастает, он начинает образовываться уже в виде своеобразных хл опьев. Черная окраска исходного поро шка становится незаметна, можно, в ероятно, говорить о его полном ра створении. Можно предположить, что происходит разрушение ком понентов твердого электролита с выделением в раствор селена и йода в сво бодном состоянии , которые в дальнейшем, теоретичес ки, должны были растворяться в избытке концентрированной щелочи. Полног о растворения селена в условиях эксперимента не пр оисходило. Возможно, это обуславливается значительным снижением конце нтрации щелочи на начальных стадиях притекающего процесса или же недостаточной температурой, при которой проводилась д анная реакция (раствор не доводился до кипения). В целях ускорения процесса растворения порошка тв ердого электролита в реакционную среду было добавлено небольшое колич ество 3% раствора перекиси водорода в качестве дополнительного окислителя. Высо кая концентрация щелочи в этом случае необходима, так как при добавлении в реакционную систему раствора перекиси происходит неминуемое разбав ление щелочи. При последовательном добавлении к небольшому количеству порошка сначала раствора перо ксида водорода, а затем концентрированного раство ра гидроксида натрия наблюдалось бурное выделение пузырьков газа, раствор на чинал саморазогреваться. Появ лялось большое количество красного осадка, который интенсивно перемеш ивался поднимающимися к поверхности пузырьками. Н агревание приводило к повышению скорости протекания данной химической реакции, но до кипения раствор не доводился, чтобы в месте с брызгами не происходило потерь анализируемого компонента. Было показано, что для ускорения процесса смесь должна непрерывно перемешиваться (разрушение образующихся при добавлении жидкости «шариков» порош ка). На ранних стадиях процесса в толще раствора на просвет можно было наблюдать некоторое количество крист аллического осадка («снежинки»), который в дальнейш ем полностью растворялся, не оставляя следов. Можно высказать предполож ение о том, что данное вещество представляет собой диоксид германия, обр азующийся в качестве промежуточного продукта на одной из стадий протек ающего процесса. Как известно, диоксид германия проявляет слабо выр аженные кислотные свойства. В таком случае наиболе е вероятным представляется образование в исследуемом растворе ортогер маната натрия, вещества, достаточно устойчивого только в щелочной среде . После нейтрализации из бытка щелочи должно происх одить разрушение данного вещества с образованием в растворе тетрахлорида германия. По мере нагревания происходило постепенное умень шение интенсивности окрашивания раствора, придаваемого наличием взмуч иваемого осадка селена. Цвет раствора переходит по степенно в слабо-сиреневую (снижение количества кр асной взвеси в растворе) , затем раствор становится б есцветным. Нагревание велось до прекращения выделения пузырьков газа (в связи с н еясностью влияния наличия перекиси водорода в титруемом растворе на ре зультаты проводимого анализа) . Основная часть порошка растворя лась в т ечение примерно 20 минут, полное прекращение реакции и растворение остат ка происходило в течении прим ерно часа. В одном из экспериментов при сильном (практически до кипения) нагревании реакционной системы было замечено выделение газ ообразного вещества с резким неприятным запахом, раздражающе действую щего на слиз истые верхних дыхательных путей (возмо жно, этим веществом был диоксид селена, также один из полупродуктов реак ции, который при интенсивном нагревании не успевал реагировать со щелоч ью и начинал интенсивно улетучиваться). При добавлении к небольшой пробе полученного раст вора некоторого количества разбавленной 1:1 соляной кислоты изменений не происходило. Добавление к подкисленному ( pH ок. 2) раствору кристаллического иодида калия наблюдалось интенсивно-желтое окрашиван ие; после добавления капли крахмального клейстера синяя окраска была на столько интенсивной, что определить ее можно было только после многократного ра збавления исследуемого раствора. Все это говори т о наличии в получаемом щело ч ном растворе ионов-окислителей, которыми могли быть либо селенит-ион, ли бо иодат-ион; одним из вариантов является их совместное присутствие в ра створе. Щелочной раствор, полученный непосредственно пос ле растворения образца твердого электролита, давал при добавлении 0,1н раствора сульфата магния значительное количество белого студенистого осадка. Предложенная методика определения германия в твердом электролите. Образец твердого электролита, растертого в мелкий порошок (до пылевидного состояния) растворяется в к онцентрированном растворе щелочи с добавлением примерно равного по об ъему количества 3% пероксида водорода. Растворение проводи тся в термостойком хим ическом стакане, как описано выше. Полученный при э том раствор нейтрализ уется соляной кислотой (приготовлена из концентрированн ого раствора (ч.д.а.) разбавлени ем дистиллированной водой примерно в два раза) до pH равного 3-4 ( по универсальному индикатору). Затем к раствору добавляется точно отмеренный объ ем 0,1н раствора ЭДТА в таком количестве, чтобы его примерно в 2-2,5 раза по объе му было больше , ч ем исхо дного раствора, чем создается значительный избыток ЭДТА п о отношению к содержащемуся в нейтрализованном растворе тетрахлориду германия. Раствор нагревают до кипения и осторожно кипятят, в осполняя испаряющуюся при этом воду, в течение 10-15 минут, для достижения полноты связывания германия в комплекс с ЭДТА. Как было сказано выше, комплек с этот очень устойчив при нормальных условиях, и его присутствие не мешает оттит ровыванию избытка добавленного количества ЭДТА. Оттитровывают избыток комплекса. Раствор охлаждаю т до комнатной температуры, без потерь переносят в мерную колбу соответ ствую щего объема и доводят дистиллированной водо й до риски. Как оказалось, в том случае, если не провод илось немедленного титрования или раствор не был израсходован полност ью, уже на следующий день на дне мерной колбы образовывалось значительное количество белого кристалли ческого осадка (игольчатые хорошо образованные кристаллы, часто хорошо связанные со стенками колбы, в которой хранился раствор). Титрование раствора над этими кристаллами не приводило к как им-либо отклонениям результатов. Можно предположить, что эти кристаллы представляют собой собственно комплексное соединение германия ( IV ) и ЭДТА, наличие или отсутствие которого в титруемом растворе не влияет на результаты анализа. Титрование избытка ЭДТА проводилось 0,1н раствором с ульфата магния в присутствие индикатора эриохром а черного Т в присутствии аммиачного буферного рас твора. Переход окраски, соответствующий точке эквивалентности, происхо дит из сине-голубого в розово-фиолетовый (недопустим синий оттенок раств ора). В дальнейшем при проработке методики анализа в целях увеличения объема расходуемого при оттитро вывании избытка ЭДТА раствора сульфата магния его концентрация была снижена в два раза, до 0,05н. Теоретический расчет содержани я германия в образце твердого электролита. В качестве образца при определении содержания гер мания была использована таблетка с содержанием GeJ 2 5моль%, от ожженная в течении 40 часов при 300 0 С. Произведем теоретический расчет массовой доли германия в о бразце такого состава. Предположим, что в наличии имеется проба электролита, содержащая 95моль GeSe и 95моль GeJ 2 . В таком случае масса компонентов смеси данного молярного состава составляют: m ( GeSe ) = 95моль*151.55г/моль = 14397,25г ; m ( GeJ 2 ) = 5моль*326,39 г/моль = 1631,95г ; тогда суммарная масса будет составлять: m ( GeJ 2 , GeSe ) = 14397,25г + 1631,95г = 16029,2г. В соответствии с принятыми упрощениями в смеси должно содержаться 100мол ь германия; это соответствует массе m ( Ge ) = 100моль*72,63г/моль = 7263г. Высчитаем массовую долю ге рмания в образце: щ( Ge ) = 7263г/16029,2г*100% = 45,31% Итак, теоретическое содержание германия в исследу емом образце с молярной долей иодида германия ( II ) составляет 45,31%. Экспериментальная часть работы. Оборудование и реактивы. Для проведения д анного анализа необхо димы следующие ла бораторное оборудование и реактивы: · концентрированный рас твор гидроксида натрия · разбавлен ный из (ч.д.а.) 1:2 раствор соляной к ислоты · раствор пер екиси водорода 3% · универсаль ная индикаторная бумага · 0,1н раствор ЭДТА · аммиачная буферная смесь · металлохромный индикатор эриохромовый черный Т (в смеси с поваренной солью) · 0,1н раствор сульфата магния · бюретка на 25 мл · пипетки на 1, 5, 20, 50мл · большой те рмостойкий химический стакан · мерная кол ба на 250мл · коническая колба Эрленмейера для титрования · стеклянна я палочка · маленькая стеклянная воронка · электронаг реватель Подготовит ельная часть работы Подготовительная часть при проведении данного ан ализа заключала в себя подбор соответствующих реактивов и оборудовани я, а также приготовление растворов реагирующих веществ точной концентр ации в необходимых и достаточных для проведения анализа количествах – растворов сульфата магния 0,1н и ЭДТА 0,1н – а также стандартизация пригото вленных растворов. Упомянутые растворы готовились из фиксаналов растворением в дистиллир ованной воде в мерной колбе на 1000мл. Приготовленный раствор сульфата магн ия стандартизировался по 0,1н раствору ЭДТА; титрова ние велось в присутствии металлохромного индикатора эриохрома черного Т в присутствии аммиачного буфера. Установленная т аким образом концентрация раствора сульфата магния составляла 0,09965моль*э кв/л. Соответственно, после двукратного разбавления данного раствора ко нцентрация составила 0,049825моль*экв/л. Определение содержания германия в образце твердо го электролита При проведении анализа была взята навеска твердог о электролита (5моль% GeJ 2 ) массой 0,0731г. Теоретически, в соответств ии с проведенными вывшее расчетами, в навеске данно й массы должно содержаться 0,0731*0,4531г = 0,03312г германия. Указанная навеска вещества была переведена в раствор в соответствии с п риведенной выше методикой. Был произведен прикидочный расчет необходи мого для проведения анализа количества 0,1н раствора ЭДТА: М э ( Ge ) = 72,63/2 = 36,315 (г/моль*экв) ; Число моль-эквивалентов германия в навеске указан ной массы составляет н э ( Ge ) = 0,03312/36,315 = 0,000912 (моль*экв). Необходимым и достаточным условием полного связывания германия, содер жащегося в нейтрализованном растворе, является 2-2,5 к ратное избыточное количество комплексообразующего агента – ЭДТА. Так как избыт очное количество ЭДТА не оказ ывает влияния на полноту связывания германия в комплексонат, при проведении анализа к раствору была добавлена али квота раство ра ЭДТА, содержащая 3-кратный его избыток, то есть в да нном случает теоретическое количество ЭДТА составляет: н э (ЭДТ А) = 9,12*10 -4 мо ль*экв *3 = 27,36 *10 -4 моль*экв. Рассчитаем тот объем раствора ЭДТА, в котором содер жится данное количество реагента. Так как, по определению, С н (вещества в растворе) = н э (вещест ва в растворе)/ V (раство ра); получаем, что V (раствора) = н э (вещества в растворе)/ С н (вещества в раст воре). Следовательно, V (раствора ЭДТА) = 27,36*10 -4 моль*экв/0,1моль*экв/л = 27,36*10 -3 л. Округляя полученную величину до ближайшего целого значения, получим, чт о к нейтрализованному раствору необходимо добавить приблизительно 30мл 0,1н раствора ЭДТА. Объем раствора составил после доб авления дистиллированной воды составил 500мл. При использовании в качестве титранта 0,1н раствора сульфата магния на титрование аликвотного объема раствора уходило в среднем 4,20мл раствора. Избыточное количество ЭДТА, содержащееся в объеме аликвоты, рассчитаем согласно закону эквивалентов. Применительно к данному случаю, С н (ЭДТА )* V (избытка ЭДТА) = С н ( MgSO 4 )* V (раствора MgSO 4 ) V (избытка ЭДТА) = С н ( MgSO 4 )* V (раствора MgSO 4 )/С н (ЭДТА) V (избытка ЭДТА ) = 0,09965*4,20/0,100 = 4,19 (мл) Составим пропорцию: 4,19мл избытка раствора ЭДТА соответствует аликвоте 100 мл Х мл избытка раствора ЭДТА соответствует 500мл 4,19/100 = Х/500 Х = 4,19*500/100 = 20,93 (мл) Так как исходный объем раствора ЭДТА, добавленного к исследуемому раствору, составлял 30,00мл, прореагировало 30,00-20,93 = 9,07мл 0,1н раств ора ЭДТА. Исходя из закона эквивалентов, рассчитаем эквивалентное к оличество германия, которое вступило в реакцию образо вания комплекса с ЭДТА. n экв ( Ge ) лентов, рассчитаем агировало 30,00-20,93 = 9,07мл 0,1н р аствора ЭДТА. у = V (прореагировавшего ЭДТА)*С н (ЭДТА) ; n экв ( Ge ) лентов, рассчитаем агировало 30,00-20,93 = 9,07мл 0,1н раствора ЭДТА._ = 0,00907л*0,100моль*экв/л = 0,000907моль*экв. Так как n экв = m / M э , откуда m = n экв * M э , соответствующая масса герма ния составляет: m ( Ge ) лентов, р ассчитаем агировало 30,00-20,93 = 9,07мл 0,1н раствора ЭДТА._ = 0,000907мо ль*экв * 36,315г/моль*экв = 0,032937г. В таком случае массовая доля германия в навеске сос тавляет: щ( Ge ) лентов, рассчитаем агировало 30,00-20,93 = 9,07мл 0,1н раствора ЭДТА._ = 0,032937/0,0731*100% = 45,06% Расчет погрешностей титровани я Рассчитаем отклонение полученного результата от т еоретически рассчитанного значения. Ошибки при проведении данного опр еделении могли происходить на следующих стадиях анализа: ошибка при взвешивании обр азца порошка твердого электролита так как цена деления использовавшихся в работе ана литических весов составляла 0,0001г, отсчет значения ма ссы производился однократно, погрешность при этом могла составлять до п оловины цены деления прибора, то есть до 0,00005г . Рассчит ываем соответствующую относительную ошибку при массе взятой навески 0,0731 г: е м = 0,00005/0,0731*100% = 0,068% ошибка при разбавлении нейтрализованного раство ра в мерной колбе При разбавлении раствора использовалась мерная ко лба на 500мл, погрешность при доведении объема раствора до риски ди стиллированной водой могла составлять до 0,1мл. относительн ая погрешность в таком случае будет равна е мерн колбы = 0,1/500*100% = 0,02% ошибка при отборе аликвот раствора ЭДТА при проведении анализа отбор аликвотного объема р аствора ЭДТА производился одной и той же пипеткой Мора на 10мл; абсолютная погрешность при этом могла составлять до 0,01мл. Относительная погрешност ь при троекратном отборе раствора е ал.ЭДТА = 3*0,01/10,00 = 0,3%. ошибка при отборе аликвот д ля титрования В первоначальном варианте объем аликвот для титро вания был использован 100мл. Отбор данного объема производился при помощи пипетки Мора на 20мл. Абсолютная ошибка при этом могл а составлять 0,01мл. относительная погрешность при этом е объема аликв = 5*0,01/20,00*100% = 0,25% титриметрическая ошибка е титрим = 0,05мл/4,20мл*100% = 1,19% Суммарная погрешность при проведении анализа ра вняется суммарной величине всех вышеперечисленных погрешностей, то ес ть е анализа = Уе = 1,83% Рассчитаем значение относите льного отклонения результата, полученного при тит ровании, с величиной массовой доли германия в твердом электролите данно го состава, рассчитанной теоретически. Так как по результатам анализ а массовая доля германия составляет 45,06%, а теоретически – 45,31%, относительная погрешность с оставляет е = ( 45,31-45,06 ) /45,31*100% = 0,55% Сравнив полученное значение с величиной погрешнос ти метода анализа, видим, что данное отклонение находится в пределах доп устимых норм. В дальнейшем в целях повышени я точности анализа для оттитровывания избыточног о количества ЭДТА в анализируемом растворе была по нижена концентрация раствора-титранта, раствора сульфата магния, в два р аза, до величины 0,049825моль*экв/л. Это действие должно было привести к повышен ию объема его раствора, необходимого для оттитровы вания ЭДТА, и, следовательно, к повышению точности получаемых результато в. В этом случае на титрование аликвотного объема раствора в 60мл на титрование уходило в среднем по 12,55м л раствора сульфата магния. После проведения расчетов , а н алогичных вышеприведенным, получим, что массовая доля германия должна б ыла составлять 44,97%. Относительное значение отклонения величины массо вой доли германия в образце от теоретически рассчитанной составляет в э том случае е = (45,31-44,97)/45,31*100% = 0,75%. Как видим, понижение концентрации титранта не прив ело к ожидаемому понижению относительной погрешно сти измерения; но в то же время следует ожидать и повышения величины отно сительной погрешности самого метода измерений – была введена погрешн ость, вызванная разбавлением раствора сульфата магния. Разбавление вел ось в мерной колбе на 500мл, отбор 0,1н раствора сульфата магния производился при помощи пипетки Мора на 50 мл. необходимо было произвести пять отборов. В еличина погрешности составляет: е разбавл = 5*0,01/50*100% = 0,1% тогда суммарное значение погрешности при проведен ии анализа в этом случае составляет: е анализа = Уе = 1,83% + 0,1% = 1,93% Таким образом, получаемое отклонение теоретических и экспериментальных значений массовой доли германия в составе твердого электролита не выходит за пределы допустимой погрешности метода исследования. Вывод по проделанной работе В ходе проделанной работы был выполнен весь перечень задач, поставленных при фор мулировке цели курсовой работы. Была выбрана методика перевода твердог о электролита в раствор , выбра на и приспособленная к данным условиям определения методика определен ия германия в образцах твердого электролита. Был проведен анализ образц а, определено содержание германия в массовых проце нтах, рассчитано теоретическое содержание германи я в образце выбранного теоретического состава. Было экспериментально установлено, что состав твердог о электролита не отличается сколько-нибудь существенно от предполагае мого, заданного при синтезе. Отклонения от теоретич еского состава не выходил и за пределы погрешности метода исследования. Выбранн ый метод показал достаточный уровень точности, выс окую воспроизводимости получ аемых результатов при проведении повторных экспер иментов . Все это позволяет сде лать вывод о выполнении поставленной цели курсово й работы.
1Архитектура и строительство
2Астрономия, авиация, космонавтика
 
3Безопасность жизнедеятельности
4Биология
 
5Военная кафедра, гражданская оборона
 
6География, экономическая география
7Геология и геодезия
8Государственное регулирование и налоги
 
9Естествознание
 
10Журналистика
 
11Законодательство и право
12Адвокатура
13Административное право
14Арбитражное процессуальное право
15Банковское право
16Государство и право
17Гражданское право и процесс
18Жилищное право
19Законодательство зарубежных стран
20Земельное право
21Конституционное право
22Конституционное право зарубежных стран
23Международное право
24Муниципальное право
25Налоговое право
26Римское право
27Семейное право
28Таможенное право
29Трудовое право
30Уголовное право и процесс
31Финансовое право
32Хозяйственное право
33Экологическое право
34Юриспруденция
 
35Иностранные языки
36Информатика, информационные технологии
37Базы данных
38Компьютерные сети
39Программирование
40Искусство и культура
41Краеведение
42Культурология
43Музыка
44История
45Биографии
46Историческая личность
47Литература
 
48Маркетинг и реклама
49Математика
50Медицина и здоровье
51Менеджмент
52Антикризисное управление
53Делопроизводство и документооборот
54Логистика
 
55Педагогика
56Политология
57Правоохранительные органы
58Криминалистика и криминология
59Прочее
60Психология
61Юридическая психология
 
62Радиоэлектроника
63Религия
 
64Сельское хозяйство и землепользование
65Социология
66Страхование
 
67Технологии
68Материаловедение
69Машиностроение
70Металлургия
71Транспорт
72Туризм
 
73Физика
74Физкультура и спорт
75Философия
 
76Химия
 
77Экология, охрана природы
78Экономика и финансы
79Анализ хозяйственной деятельности
80Банковское дело и кредитование
81Биржевое дело
82Бухгалтерский учет и аудит
83История экономических учений
84Международные отношения
85Предпринимательство, бизнес, микроэкономика
86Финансы
87Ценные бумаги и фондовый рынок
88Экономика предприятия
89Экономико-математическое моделирование
90Экономическая теория

 Анекдоты - это почти как рефераты, только короткие и смешные Следующий
На юге Франции складывается новое государство - Буркини-Фасон.
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

Банк рефератов - РефератБанк.ру
© РефератБанк, 2002 - 2016
Рейтинг@Mail.ru