4. Техника выполнения
Проведение реакций на фильтровальной бумаге с целью образования цветных пятен (или колец) для открытия того или иного иона представляет наиболее важную и ответственную операцию, требующую навыка и соблюдения определенных правил. Эти правила в основном сводятся к следующему.
· В капиллярной трубке должно находиться столько раствора, чтобы капля не свисала с кончика капилляра.
· Капля раствора не должна подать на бумагу. Пятно должно образовываться после прикосновения капилляра к бумаге вследствие свободного истечения раствора.
· Величина пятна не должна быть слишком большой. При слишком больших размерах первоначальных пятен бумага прекращает впитывать в себя жидкость, которая стекает струйками в сторону, не прореагировав с раствором, что ведет к излишнему расходу реактивов, и реакция теряет отчетливость. Конечный размер пятна обусловливается размером пятна первоначального.
· Нужно стремиться к тому, чтобы первое пятно было круглым, тогда прибавляемый реактив будет равномерно покрывать пятно, и получаемый результат выразится более четко. При прибавлении реактивов нужно ставить капилляр в центр уже образовавшегося пятна, поддерживая указательным пальцем фильтровальную бумагу снизу около пятна. Очень легко нажимают капилляром на бумагу до тех пор, пока реактив не смочит всего пятна, затем капилляр быстро отнимают от бумаги.
· При соприкосновении с влажным пятном, образованным анализируемым раствором, капилляр, содержащий реактив, захватывает часть реактива. Вследствие этого реактив может испортиться. Во избежание этого поступают следующим образом:
После прикосновения капилляра к влажному пятну осторожно нажимают кончиком капилляра на чистый участок бумаги; вытекающая из капилляра жидкость омывает кончик капилляра, после чего его можно опять погружать в реактив.
· При выполнении реакции нужно придерживаться того порядка прибавления реактивов, который указан при описании открытия данного иона.
5. Отбор проб
В любой аналитической методике отбор проб - одна из наиболее важных операций.
· Твердые вещества
Если требуется исследовать отдельные компоненты твердого вещества, то необходимый сорт частиц часто можно отобрать под увеличительным стеклом или под микроскопом. Это можно сделать при помощи тонкой стеклянной нити, смоченной глицерином или другой вязкой инертной жидкостью. Случайные загрязнения твердых образцов исследуют, растворяя их и выделяя примеси, концентрируя их при помощи реагентов и затем определяя хроматографически или селективной экстракцией. Иногда такое отделение бывает ненужным и вместо него используют высокочувствительные капельные реакции для прямого обнаружения примесей.
· Жидкости
Анализ жидких веществ не представляет особой трудности, особенно если весь объем жидкости можно полностью перемешать, что гарантирует однородность. В случае если отдельные жидкие фракции в образце расслаиваются, то важно получить представительную пробу перемешиванием и отбором отдельных порций из разных мест общей жидкой массы.
· Газы
Если исследуемое вещество находится в газообразном состоянии, то особые трудности возникают вследствие плохой видимости проб. В этом случае анализируемое вещество улавливают из общего объема и затем анализируют или же улавливают и анализируют весь объем целиком.
6. Основная обработка
· Дробление, измельчение, смешивание, просеивание
Измельчение твердых веществ лучше всего вести в агатовых ступках. Однако во многих случаях можно пользоваться ступками и пестиками из высококачественного стекла или фарфора, хотя они менее тверды, чем агатовые. Очень твердые пробы следует сначала дробить в стальной ступке с алмазными насадками, а затем окончательно измельчать в агатовой ступке. Чтобы обеспечить однородный размер частиц, сухое размельченное вещество следует просеять через нейлоновую сетку с мелкими ячейками. Вещество помещают на микросито и при легком постукивании мельчайшие частицы проходят сквозь него, а более грубые остаются. Последние вновь перетирают и просеивают; операцию повторяют до тех пор, пока вся проба не пройдет сквозь сито. Использовать для анализа только первые порции измельченной пробы и отбросить более грубую часть разрешается, если исследуемый материал гомогенный.
Для перемешивания порошков используют платиновую проволоку или тонкий стеклянный стержень. Дли манипуляций с порошками можно пользоваться также микрошпателями и даже деревянными зубочистками. Перемешивание можно проводить в тиглях, на часовых стеклах.
· Плавление
Порошки обычно плавят в платиновых ложечках или в платиновых петлях. Расплавленная капля собирается в платиновой петле, которой затем прикасаются к порошкообразной пробе и расплав вносят в окислительное или восстановительное пламя. Для плавления используют платиновые микротигли в том случае, если в лаборатории имеются муфельные электропечи.
· Экстракция
Жидкостная и твердоплавкая экстракции — самые эффективные методы разделения веществ. Метод высокоэффективного экстракционного разделения органических веществ был разработан давно. Так же можно разделить и ряд неорганических веществ методом жидкостной экстракции. Во многих случаях экстрагируются образующиеся хелаты этих металлов, но в ряде других случаев сами неорганические соли селективно экстрагируются подходящими органическими растворителями.
· Отгонка
Методом отгонки (дистилляции) достигается очень четкое разделение неорганических соединений. Например, можно отгонять очень малые количества веществ, таких, как хромилхлорид при определении хлора.
В качестве приемника в аппарате для перегонки можно использовать микротигель или микропробирку для центрифугирования.
· Высушивание, выпаривание
Твердые вещества
Высушивание твердых материалов обычно проводят в регулируемых печах (или в сушильных шкафах). Если требуется простое удаление влаги, можно использовать обычные или вакуумные эксикаторы.
Жидкие вещества (выпаривание)
Концентрирование растворов, удаление части растворителя или летучих компонентов раствора с последующим высушиванием проводят в стеклянных, фарфоровых или платиновых чашах или тиглях.
Небольшие количества жидкости можно сконцентрировать или высушить в центрифужной пробирке, опущенной в водяную баню, с продуванием сухого профильтрованного воздуха над поверхностью жидкости.
В случае если требуются высокие температуры, можно использовать воздушные и песчаные бани. Простая воздушная баня состоит из никелевого тигля и треугольника из медной проволоки, который укрепляется в боковых пазах тигля. Этот треугольник удерживает микротигель или микростаканчик. Никелевый тигель можно нагревать открытым пламенем или на горячей плитке, причем за температурой можно наблюдать при помощи подвешенного термометра. Лучше всего термометр защитить металлическим наконечником. Если баню заполняют мелким песком, то в зависимости от требуемой степени упаривания микростаканчик с жидкостью ставят на песок или покапывают в песок. Если концентрирование или упаривание сопровождается выделением кислотных паров или вредных газов, весь аппарат помещают под плотный колпак или в качестве отводящего устройства используют перевернутую воронку и вакуумный насос.
Особенно удобны при упаривании небольшого количества жидкости изделия из прозрачного кварца. В них остатки после выпаривания можно наблюдать непосредственно, особенно на фоне гладкой черной бумаги или другого подходящего материала.
7. Техника разделение
При капельном анализе часто бывает необходимо выделить искомое вещество или удалить мешающие вещества.
Фильтрование
Как правило, к фильтрованию прибегают в случае необходимости:
1) отобрать большое количество твердых веществ;
2) освободить значительные объемы жидкости от суспензии;
3) выделить суспендированное вещество избольших количеств жидкости или газа;
4) удалить не имеющие значения осадки или остатки;
5) провести разделения, которые непосредственно предшествуют обнаружению и идентификации.
Если имеется большое количество жидкости, а осадок и другие твердые вещества не представляют интереса, можно часть жидкости для анализа отсосать при помощи пипетки. Для этой цели оттянутый конец пипетки закрывают тонким тампоном из ваты. Суспензия задерживается ватой, а в пипетку поступает жидкость, свободная от осадка. После этого тампон удаляют, кончик пипетки тщательно обмывают и из пипетки получают совершенно чистую жидкость. Часто фильтрование оказывается не лучшим методом разделения твердых и жидких фаз.
Центрифугирование
В некоторых случаях более успешным, чем фильтрование, оказывается отделение нерастворимых веществ методом центрифугирования.
В настоящее время в продаже имеется большой выбор центрифуг. Для мелких работ удобны электроцентрифуги на 1500— 3000 об/мин. Центрифуга должна быть снабжена предохранительной крышкой, выполненной из металла. Аппарат работает спокойно, без вибрации, если он нагружен равномерно. Для сохранения весового баланса каждая пробирка, содержащая пробу, должна быть уравновешена другой пробиркой, содержащей приблизительно равный объем воды или соответствующее количество центрифужной жидкости. Предохранительную крышку нельзя поднимать до полной остановки ротора. Обычно осадки фугуют в конических микропробирках.
При центрифугировании суспензий осадки собираются в коническом конце, на дне. В большинстве случаев для отбора осветленного раствора используют пипетку, поскольку раствор из микропробирки вытекает с трудом. Для этих целей удобно пользоваться капельной пипеткой, которую легко сделать из стеклянной трубочки. Центрифугат (особенно из маленькой пробирки) можно отобрать переносной пипеткой емкостью 0.5—2 мл. Отбор жидкости в капиллярную пипетку из пробирки производится следующим образом: центрифужную пробирку держат левой рукой и пипетку медленно продвигают по направлению к осадку, так чтобы конец пипетки все время находился под поверхностью жидкости, до тех пор, пока почти весь раствор не окажется в пипетке. Последнее положение пипетки должно быть примерно на 1 мм выше осадка. Жидкость переносят в сухую чистую микропробирку. Осадок промывают, добавляя промывную жидкость и тщательно перемешивая осадок платиновой проволочкой или стеклянной мешалкой, которую легко можно изготовить из стеклянного стержня. Суспензию вновь центрифугируют и жидкую фазу удаляют при помощи пипетки. Чтобы быть уверенным, что осадок промыт, такую операцию очистки следует повторить два-три раза.