При выполнении титриметрического анализа часто приходится отмерять точные объемы различных жидкостей. Для этой цели существует специальная мерная посуда – мерные колбы, пипетки, бюретки.

Грамотная работа с химической посудой предполагает соблюдение основ­ных правил:

  • пользование только хорошо вымытой и высушенной посудой;
  • при подготовке к опыту отбирают посуду, необходимую только для его про­ведения;
  • используют каждый вид посуды исключительно в соответствии с его назна­чением;
  • нагреванию подвергают только посуду с соответствующей маркировкой;
  • моют посуду сразу после завершения работы.

Мерные колбы служат для приготовления рабочих растворов и разбавления жидких проб перед взятием аликвоты раствора для анализа. Вместимость мер­ных колб от 10 см3 до 2 дм3. На каждой мерной колбе указана та температура, при которой она имеет точно обозначенный на ней объем. Для правильного из­мерения объема важно, чтобы глаз наблюдателя находился на одном уровне с меткой, а нижняя часть мениска жидкости касалась бы этой черты. Раствор, находящийся в колбе, доводят до метки в несколько приемов: сначала наливают растворитель до 1/3–1/2 вместимости колбы и кругообразными движениями перемешивают содержимое. Затем добавляют растворитель до горлышка кол­бы, после чего приливают его тонкой струйкой из промывалки, немного не до­водя до метки. Последние порции растворителя приливают из капельницы или промывалки. Чем меньше диаметр горлышка, тем точнее можно измерить объ­ем. Не следует держать мерную колбу за ее нижнюю часть, так как может про­изойти искажение объема за счет повышения температуры растворителя от ру­ки. После доведения уровня жидкости до метки (по нижнему мениску) колбу закрывают пробкой и полученный раствор хорошо перемешивают, переворачи­вая колбу вверх-вниз.

Приготовленные растворы не следует хранить в мерных колбах длительное время, так как в процессе хранения происходит выщелачивание стекла, что со­провождается изменением объема. Следует также помнить, что мерная посуда предназначена не для нагревания или отмеривания жидкости с последующим переливанием, а только для получения точного объема внутри сосуда (приго­товления точного раствора).

Пикнометры применяют для определения относительной плотности жидко­стей с точностью до четвертого знака после запятой при 20 °С. При определении относительной плотности сначала взвешивают пустой пикнометр, потом – с бидистиллированной водой, а затем – с исследуемой жидкостью и находят мас­су равных объемов исследуемой жидкости и воды. Отношение этих масс пред­ставляет собой относительную плотность. Перед взвешиванием пикнометр с водой и исследуемой жидкостью выдерживают при 20 °С в течение не менее 20 мин.

Пикнометр Рейшауэра (рис. 2.14, а) имеет диаметр горлышка 2,5...4 мм. Для его заполнения применяют специальную воронку. Пикнометр в виде мерной колбы (рис. 2.14, 6) имеет вместимость 25...50 см3, он может быть с притертой пробкой и без нее.

2 14

Рис. 2.14. Пикнометры:

а – Рейшауэра; б – в виде мерной колбы; в – для вязких жидкостей

Пикнометр для вязких жидкостей (рис. 2.14, в) имеет капиллярную пробку. Его заполняют доверху исследуемой жидкостью, закрывают пробкой. При этом избыток жидкости удаляется через капилляр (диаметр 0,7...1,2 мм), после чего прибор обмывают снаружи водой, быстро вытирают и взвешивают. Чтобы жид­кость не испарялась, используют притертый колпачок.

Основные погрешности при работе с пикнометрами возникают при несо­блюдении температуры опыта, неточном доведении жидкости до метки и пло­хом удалении влаги с внешней поверхности и внутренних стенок горлышка пикнометра.

Пипетки служат для переноса определенных объемов жидкости из одного сосуда в другой и предназначены для точного измерения объемов на выливание. Они бывают двух видов: градуированные и неградуированные. С помощью гра­дуированной пипетки можно отмеривать различные объемы растворов (рис. 2.15).

2 15

Рис. 2.15. Работа с пипеткой:

а, б – пипетки градуированные; в – положение пипетки при установлении мениска на уровне метки; г – выливание раствора из пипетки

Неградуированные пипетки (пипетки Мора) рассчитаны на какой-либо один объем. В титриметрическом анализе наиболее часто применяют пипетки на 1, 5, 10, 25 и 50 см3. Пипетки вместимостью менее 1 см3 называются микропи­петками.

Чтобы заполнить пипетку, ее берут большим и указательным пальцами и опускают нижним концом в раствор. Затем с помощью резиновой груши жид­кость засасывают внутрь пипетки, причем мениск должен подняться чуть выше метки. Затем быстро закрывают верхнее отверстие указательным пальцем и, держа пипетку строго вертикально, постепенно ослабляют нажим, давая жидко­сти опуститься до метки. В этот момент нужно вновь плотно закрыть отверстие.

Чтобы вылить жидкость из пипетки, прикасаются ее нижним концом к внут­ренней поверхности сосуда и понемногу ослабляют нажим пальца, давая жид­кости медленно вытечь (см. рис. 2.15). После этого оставляют кончик пипетки в соприкосновении со стенкой еще на 10...15 с. Не следует выдувать остаток жид­кости из пипетки, так как этот объем не учитывался при калибровке мерной по­суды.

2 16

Рис. 2.16. Виды бюреток:

 а — со стеклянным краном; б — с зажимом Мора; в — со стеклянным затвором-шариком; г — отсчет по бюретке; д — мениск раствора в бюретке Шельбаха

Бюретки предназначены для измерения объема вытекающей из них жидко­сти. Нулевая точка шкалы находится в верхней части бюретки. Нижний конец бюретки снабжен затвором, в качестве которого могут выступать стеклянный кран, перехваченная металлическим зажимом резиновая трубка со стеклянным наконечником или стеклянный шарик, вставленный в резиновую трубку (рис. 2.16). В последнем случае при сдавливании трубки в месте расположения шарика резина растягивается и образуется щель, через которую и вытекает рас­твор из бюретки.

Перед началом титрования бюретку строго верти­кально закрепляют в штативе и наполняют ее рабочим раствором чуть выше нулевой отметки. Затем открывают затвор, дают раствору заполнить резиновую трубку и вы­пускают жидкость до тех пор, пока мениск не коснется нулевой черты. После этого в коническую колбу помеща­ют отмеренный объем анализируемого раствора, неболь­шое количество индикатора и начинают титрование, то есть выпускают жидкость из бюретки в колбу (рис. 2.17). Выпускать рабочий раствор следует не очень быстро. Обычно титрование проводят со скоростью 1 см3 за 6...8 с. Когда по цвету индикатора будет заметно прибли­жение точки эквивалентности, скорость титрования уменьшают и прибавляют рабочий раствор по одной кап­ле, каждый раз тщательно перемешивая содержимое колбы.                                                                                          

За количеством вытекающей из бюретки светлой титрования прозрачной жидкости следят по положению нижнего края мениска (см. рис. 2.16, г). Если титрование проводят окрашенным раство­ром, то деление отсчитывают по верхнему краю мениска. В этом отношении очень удобны бюретки Шелъбаха, у которых вдоль задней стенки на фоне мо­лочного стекла имеется синяя полоска. Вследствие различного преломления света эта полоска на месте мениска представляется в виде двух направленных друг к другу конусов (см. рис. 2.16, д). Глаз наблюдателя при отсчете находится на уровне мениска.

Измерение объема производят до сотых долей см3: 25,56 см3, а не 25,6 см3.

При титровании объемом от десятых до сотых долей см3 пользуются микро­бюреткой.

2 17

Рис. 2.17. Выполнение титрования

Пробирки бывают обычные, конические и градуированные. Обычные про­бирки применяют для проведения реакций в малых объемах. Вместимость про­бирки в этом случае должна быть больше объема реакционной смеси. Переме­шивание содержимого осуществляют, держа пробирку между пальцами левой руки и слегка постукивая пальцем правой руки по ее нижней части. Недопусти­мо проводить перемешивание, закрыв пробирку пальцем и переворачивая ее. Если объем реакционной смеси больше половины объема, то содержимое пере­мешивают стеклянной палочкой. Нагревать содержимое пробирки лучше в во­дяной бане, зажав пробирку держателем. При этом открытый конец должен быть обращен в сторону от работающего и от коллег.

Делительные воронки, применяемые для расслоения несмешивающихся жидкостей, отличаются от обычных формой (цилиндрическая или грушевид­ная) и наличием притертого крана в верхней части отводной трубки. Как прави­ло, делительная воронка снабжается еще и притертой стеклянной пробкой. Пе­ред началом работы кран воронки аккуратно смазывают вазелиновым маслом или специальной смазкой, что обеспечивает его плавное вращение внутри труб­ки и герметичность.

В зависимости от величины и формы делительную воронку закрепляют по-разному. Цилиндрическую воронку небольшой емкости укрепляют просто в лапке штатива. Большие воронки помещают между двумя кольцами: нижнюю часть воронки укрепляют на кольцо, диаметр которого меньше диаметра ворон­ки (верхнее кольцо имеет больший диаметр). Если воронка при этом качается, то между ней и кольцом помещают резиновую пластинку. Грушевидную ворон­ку укрепляют на кольце, а горлышко ее закрепляют лапкой.

Капельные воронки более легкие и тонкостенные, чем обычные делитель­ные, их удобно применять при добавлении в реакционную массу вещества не­большими порциями или по каплям. Поэтому чаще всего они составляют часть прибора.

Холодильники используют для охлаждения и конденсации паров. Для отве­дения конденсата из реакционной среды и сбора его в специальном приемнике применяют так называемые «прямые» холодильники Либиха. Они представля­ют собой стеклянную трубку, впаянную в стеклянную «рубашку» с двумя отро­стками для входа и выхода охлаждающей воды. Если эксперимент предусмат­ривает возвращение конденсата в реакционную смесь, используют «обратные» холодильники, внутренняя часть которых выполнена, как правило, в виде труб­ки с шарообразными расширениями (холодильник Аллина) или спирали (змеевиковый холодильник). Пользуясь холодильниками, следует помнить, что прямой холодильник Либиха можно применять только для конденсации паров температурой не выше 150 °С, а обратный холодильник Аллина всегда следует располагать только в вертикальном положении.

Эксикаторы представляют собой сосуды из толстого стекла с притертой крышкой. Они предназначены для медленного и равномерного высушивания и охлаждения, а также для хранения веществ, легко поглощающих влагу. В ниж­нюю часть эксикатора помещают различные водопоглотители (СаС12, Р2О5, силикагель и др.), а в верхнюю – сосуд с высушиваемым веществом, который ус­танавливают на специальной фарфоровой подкладке, расположенной на дне цилиндрической части эксикатора. Для достижения полной герметичности края крышки покрывают специальной смазкой. Открывать крышку следует, медленно сдвигая ее в сторону.

Воронки предназначены для переливания жидкостей. Они бывают разного диаметра: 35, 55, 70, 100, 150, 200, 250, 300 мм. Для фильтрования следует ис­пользовать воронки с кососрезанной трубкой. Если воронка при переливании или фильтровании плотно прилегает к горлышку сосуда, в трубке могут быть воздушные пробки, препятствующие течению жидкости. Их устраняют, слегка приподнимая воронку над горлышком сосуда.