9.1 Визначення вмісту кристалізаційної води в хлориді барію

Визначення води в твердих речовинах – один з найбільш важливих випадків визначення, так як вода нерідко є основною частиною аналізованих речовин. Вміст води визначають як прямими, так і непрямими методами.

Як відомо, кристалізаційною називається вода, що входить в структуру кристалів деяких речовин, які називаються кристалогідратам. Вміст кристалізаційної води в кристалогідратах відповідає певним хімічним формулам, наприклад ВаС1₂·2Н₂О, CuSО₄·5H₂О, Na₂SО₄·10H₂O, Na₂SО₄·7H₂О і т. д. Внаслідок цього кристалізаційну воду називають також стехіометричною.

Кристалогідрати, перебуваючи в закритому посуді, можуть частково розкладатися з утворенням відповідної безводної речовини та парів води. Розкладання відбувається, однак, лише до тих пір, поки тиск пари в посудині не досягне деякої визначеної для даного кристалогідрату при даній температурі величини, званої тиском пари кристалогідрату. При цьому встановлюється стан динамічної рівноваги. Тиск пари для різних кристалогідратів при даній температурі досить суттєво відрізняється. Наприклад, при 30 ºС він складає для Na₂SО₄·10H₂O 27 мм рт.ст., для CuSО₄·5H₂О – 12,5 мм рт.ст., для ВаС1₂·2Н₂О – всього 5 мм рт.ст. З цими відмінностями пов'язана неоднакова поведінка кристалогідратів при зберіганні їх на повітрі. Так, якщо тиск пари кристалогідрату перевищує парціальний тиск водяної пари в повітрі, кристали «вивітрюються», тобто поступово втрачають кристалізаційну воду при кімнатній температурі.

При нагріванні кристалогідрати розкладаються з виділенням води. На цьому ґрунтується визначення вмісту кристалізаційної води в більшості кристалогідратів методом відгонки.

Матеріали та обладнання:

Хлорид барію кристалогідрат, ВаС1₂·2Н₂О;

Бюкс;

Терези аналітичні.

Порядок виконання роботи:

1. Взяти наважку досліджуваної речовини. Ретельно вимитий бюкс висушити в сушильній шафі і, не закриваючи кришкою, охолодити, поставивши на 20 хв. у ексикатор поблизу терезів. Після цього, дотримуючись усіх правил, точно зважити бюкс разом з кришкою на аналітичних вагах. Потім помістити в нього близько 1,5 г свіжо перекристалізованого ВаС1₂·2Н₂О і, закривши кришкою, знову точно зважити.

2. Висушити наважку до постійної маси. Відкривши бюкс, розмістити кришку зверху бюкса боком (тобто перевернувши на ребро) і поставити на полицю (не на дно) сушильної шафи. Під бюкс слід підкласти лист паперу з зазначенням свого прізвища. Витримати бюкс в шафі за температури близько 125 °С приблизно 2 год. Потім тигельними щипцями обережно перенести бюкс і кришку в ексикатор. Витримавши пробу в ексикаторі 20 хв., вийняти бюкс і, закривши кришкою, точно зважити на аналітичних терезах. Далі знову поставити бюкс з речовиною в сушильну шафу і витримати його там (відкривши кришку) ще близько 1 год, повторно охолодити в ексикаторі і знову зважити. Якщо друге зважування дає такий же результат, що і перше, чи відрізняється від нього не більше ніж на 0,0002 г, кристалізаційну воду можна вважати видаленою практично повністю. В іншому випадку висушування з періодичним зважуванням повторюють до тих пір, поки не буде досягнуто постійної маси. Результати всіх повторних зважувань обов’язково записати у лабораторний журнал, навіть якщо вони однакові.

Якщо роботу доводиться переривати, бюкс залишають у ексикаторі. Це зручно в тому відношенні, що висушування речовини буде продовжуватися в ньому внаслідок поглинання водяної пари хлоридом кальцію. Зрозуміло, висушування в ексикаторі буде відбуватися тільки в тому випадку, якщо шліф його добре змащений. Однак перед зважуванням бюкс з речовиною слід знову висушити в сушильній шафі.

3. Розрахувати вміст кристалізаційної води в кристалогідраті. перевірити отриманий результат з теоретично обчисленою часткою води в досліджуваній сполуці. Похибка визначення не повинна перевищувати ±0,1%.