Визначення жирних кислот методом “обернених фаз”

     Національний  авіаційний університет

     Кафедра хімії та хімічної технології 
 
 
 
 
 
 

     ДОМАШНЯ РОБОТА

     з дисципліни «Аналітична хімія» 
 

     Тема: Визначення жирних кислот методом “обернених фаз” 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Київ - 2009

     ЗМІСТ

ВСТУП…………………………………………………………………………...4

1. Огляд літератури по темі………………………………………………...4
1. Знаходження кобальту у природі……………………………………….4
2. Фізичні властивості кобальту…………………………………………...4
3. Хімічні властивості кобальту…………………………………………...5
1. Реакції мокрим шляхом………………………………………………….5
2. Реакції сухим шляхом…………………………………………………….8
4. Застосування кобальту……………………………………………...........8
5. Спектральний аналіз……………………………………………………..9
6. Реактиви, апаратура та матеріали…………………………………….13
2. Методика проведення аналізу………………………………………….14
1. Виконання визначення……………………………………………........15

ВИСНОВОК…………………………………………………………………..16

СПИСОК  ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ……………………………….17 
 
 

ВСТУП

     Кобальт та його сплави дуже широко застосовуєтся  у різних видах промисловості. Наприклад, у хімічній промисловості він  застосовується для отримання кобальтовмісних каталізаторів. В медицині та техніці застосовується радіоактивний ізотоп ⁶⁰Со, який є джерелом γ – випромінювання. Також кобальт є компонентом жароміцних, магнітних, стійких до корозії та інших сплавів та покриттів.

     Отже, визначення кобальту є дуже важливим. Найкраще його визначати у сплавах спектральним методом.

1. Огляд літератури по темі

       1.1 Жи́рні кисло́ти

     Жи́рні  кисло́ти, або карбоксильні кислоти  — органічні сполуки, що складаються  з вуглецевого ланцюжка, довжиною  до 24 атомів вуглецю з карбоксильною групою (-СООН) на одному кінці.

     Ковалентні зв'язки між атомами вуглецю можуть бути одинарні або подвійні, коли створюються подвійні зв'язки, атоми вуглецю мають один, а не два атоми водню. Ланцюжки з одинарним зв'язком мають максимальну кількість атомів водню, тому вони називаються насиченими. Ланцюжки з одним чи декількома подвійними зв'язками називаються ненасиченими. Входить до складу складних ліпідів.

2. Фізичні властивості кобальту

     Со  – хімічний елемент VIII групи періодичної системи, вперше був отриманий у 1735 році Ю. Брандтом. В природі існують 2 стабільних ізотопи кобальту: ⁵⁹Со та ⁵⁷Со.

     Густина кобальту – 8,8. Температура плавлення - 1480˚С. Температура кипіння - 2900˚С.

     Металічний  кобальт, сірувато – стального кольору, по зовнішньому вигляду схожий на залізо, але твердіший за нього та за нікель. У тонко подрібненому стані він легко окислюється у вологому повітрі. При температурі білого розколювання він згорає в Co₃O₄. Магнітні властивості, які він має, втрачаються при температурі вище 115°. Сплави кобальту:

• стеліт;
• сталь, що містить кобальт та хром і яка відрізняється досить великою твердістю та протикорозійними властивостями;
• карбала, сплав карбіду вольфраму з кобальтом, що відрізняється досить великою твердістю;
• магнітна сталь, яка містить 35% кобальту;
• оксид кобальту, який слугує для фарбування скла та емалі у синій колір.

     Метал повільно розчиняється у гарячій  розведеній соляній або сірчаній кислотах та більш швидко у гарячій розбавленій азотній кислоті.

     Кобальт утворює три оксиди. Оксид кобальту СоО сірого або зеленуватого кольору, утворюється при обережному проколюванні гідроксиду або карбонату або при проколюванні інших оксидів кобальту у потоці водню.

     Оксид кобальту Со₂О₃ чорного кольору може бути отриманий при нагріванні нітрату двовалентного кобальту приблизно при 180°С.

     Чорний  оксид кобальту Со₃О₄ є найбільш стійким з усіх оксидів кобальту і може бути отриманий при проколюванні до червоного розкалювання оксидів, гідроксидів, карбонату або оксалату кобальту.

     При розчиненні цих трьох оксидів у кислотах завжди утворюються солі, які містять двовалентний кобальт (наприклад, СоCl₂).

     Прості  солі тривалентного кобальту невідомі, але існують гідроксид та багато комплексних солей з тривалентним кобальтом, наприклад нітри – кобальті (3) ат калію, ціано – кобальті (3) ат калію, оксалато – кобальті (3) ат калію та аміачно – кобальтові сполуки.

     Сполуки кобальту як в кристалічному вигляді, так і у водному розчині  рожевого кольору; у безводному стані  – синього, жовтого або зеленого кольору; у водному розчині в присутності концентрованої соляної кислоти сполуки кобальту зафарбовані у синій колір.

       1.3 Хімічні властивості кобальту

    1.3.1 Реакції мокрим шляхом

1. Їдкі луги на холоді осаджують синю основну сіль кобальту Со(ОН)Cl, яка при нагріванні взаємодіє з гідроксид – іонами, при чому утворюється рожево – червоний гідроксид кобальту Со(ОН)₂.
2. Аміак осаджує з нейтрального розчину кобальтової солі за відсутності амонійних солей синю основну сіль, розчинну у хлористому амонії. Тому у присутності достатньої кількості хлористого амонію аміак у розчині кобальтової солі не утворює осаду. Брудно – жовтий аміачний розчин кобальту на повітрі поступово червоніє, так як утворюються стійкі комплексні сполуки тривалентного кобальту.
3. Вуглекислі луги утворюють червонуватий осад основної солі змінного складу.
4. Вуглекислий амоній осаджує червонувату основну сіль, розчинну у його надлишку.
5. Вуглекислий барій без доступу повітря на холоді не осаджує кобальт, але при доступі повітря весь кобальт поступово випадає з розчину у вигляді гідроксиду Со(ОН)₃. Це осадження відбувається швидше при додаванні гіпохлориду або перекису водню. При нагріванні розчину до кипіння весь кобальт виділяється у вигляді основної солі навіть за відсутності повітря.
6. Сірчистий водень не дає ніякого осаду в розчинах кобальтових солей, які містять мінеральні кислоти. З нейтральних розчинів у присутності ацетату лужного металу сірководень виділяє весь кобальт у вигляді чорного сульфіду кобальту.
7. Сірчистий амоній осаджує чорний сірчистий кобальт CoS, який схильний до утворення колоїдних розчинів, аніж сірчистий нікель.
8. Тіоацетат амонію осаджує з аміачного розчину сульфід кобальту. Тіоацетат натрію у кислому розчині не дає осаду, а в нейтральних розчинах відбувається неповне осадження сульфіду кобальту.
9. Ціаністий калій осаджує з нейтрального розчину червоно – бурий осад, розчинний на холоді у надлишку осаджувача з утворенням ціано – кобальті (3) ату калію (розчин бурого кольору).
10. Фериціанід калію осаджує буро – червоний фериціанід кобальту Co₃[Fe(CN)₆]₂, малорозчинний у соляній кислоті. Якщо винну кислоту або хлористий амоній та надлишок аміаку додати до розчину, який містить прості іони кобальту, то розчин залишається прозорим; якщо ж до останнього додати фериціанід, то з’явиться жовто – червоне забарвлення. Ця чутлива реакція рекомендована для відкриття кобальту у присутності нікелю.
11. Фероціанід калію осаджує фероціанід кобальту Co₂[Fe(CN)₆], який погано розчиняється у соляній кислоті.
12. Азотнокислий калій у присутності оцтової кислоти виділяє з концентрованих розчинів кобальтових солей жовтий кристалічний осад нітрокобальті (3) ату калію, який називається сіль Фішера. У розбавлених розчинах осад утворюється лише після довгого відстоювання, швидше – при терті скляної палички по стінці ємкості.
13. Роданистий амоній (реакція Фогеля). Якщо до розчину кобальтової солі прилити концентрований розчин роданистого амонію, то з’явиться синє забарвлення, обумовлене перетворенням кобальту у кобальтороданідний амоній. При додаванні води синє забарвлення зникає і з’являється червоне, властиве кобальтові солі.
14. α – Нітрозо – β – нафтол дає об’ємний пурпуровий осад солі тривалентного кобальту [C₁₀H₆(NO)O]₃Co, яка нерозчинна у холодній азотній та соляній кислотах. У якості реактиву застосовується насичений розчин α – нітрозо – β – нафтолу у 30% - ій оцтовій кислоті.
15. Диметилгліоксим не утворює осаду з солями кобальту у аміачному розчині, але у присутності сірчистого водню або сірчистого амонію розчин забарвлюється у винно – червоний колір.
16. Диціандиамідинсульфат NH: C(NH₂)·NH·CO·NH₂ не утворює осад у аміачному розчині кобальту після додавання їдкого натру. Якщо додати достатню кількість сахарози, то з останнім утвориться комплексний іон темно – червоного кольору і в цьому випадку виключається можливість осадження кобальту їдким натром у вигляді гідроксиду.
17. Ефір, насичений хлористим воднем, не осаджує безводну кобальтову сіль, але розчиняє безводний хлорид кобальту, зафарбовуючи розчин у синій колір. На цьому базується метод відділення нікелю від кобальту.
18. Хромовокислий калій дає буро – червоний осад основного хромату двовалентного кобальту CoCrO₄·CoO·H₂O. Осад розчинний у кислотах та аміаку.
19. Тіокарбонат калію K₂CS₃, добавлений до аміачного розчину солі кобальту, забарвлює розчин у бурий або чорний кольори в присутності великої кількості кобальту та у винно – жовтий колір – у присутності малої кількості.
20. Для дослідження будь – якої солі нікелю на кобальт до концентрованого або слабо підкисленого оцтовою кислотою розчину досліджуваної солі додають концентрований розчин роданідного амонію та збовтують з сумішшю амілового алкоголю та ефіру. Якщо спливаючий на поверхню алкогольний розчин безбарвний, це вказує на відсутність в солі нікелю кобальту. Присутність кобальту визначається по синьому забарвленню ефірно – спиртового шару.
2. Реакції сухим шляхом

     На  обвугленій паличці (содовій) кобальтові сполуки дають сірий магнітний  метал, який відділяють від вугілля за допомогою намагніченого ножа; розчиняють його на фільтрувальному папері в соляній кислоті та сушать, причому папір синіє. Додавши потім їдкий натр та піддавши дії парів брому, отримують чорний гідрат оксиду кобальту Со(ОН)₃.

       1.4 Застосування кобальту

1. Є компонентом жароміцних, магнітних, стійких до корозії та інших сплавів та покриттів.
2. Для отримання кобальтовмісних каталізаторів.
3. Радіоактивний ізотоп ⁶⁰Со є джерелом γ – випромінювання в техніці та медицині.

      1.5 Спектральний аналіз

     Спектральний  аналіз оснований на вивченні оптичних спектрів випромінювання або поглинання. Спектральний аналіз широко застосовують для якісного та кількісного аналізів різних речовин. По характерним лініям спектру можна визначити елементний склад речовини, а інтенсивність спектральної лінії є мірою концентрації речовини у пробі.

     До  групи спектральних (оптичних) методів  аналізу відносять наступні методи.

     Емісійний спектральний аналіз – фізичний метод, оснований на вивченні емісійних спектрів парів речовини, яка аналізується (спектрів випромінювання або поглинання), що виникають під впливом сильних джерел збудження (електричної дуги, високовольтної іскри). Цей метод дає можливість визначати елементний склад речовини, тобто досліджувати, які хімічні елементи входять до складу даної речовини.

     Полум’яна спектрофотометрія, або фотометрія полум’я являються різновидом емісійного спектрального аналізу, основана на вивченні емісійних спектрів елементів речовини, яка аналізується, що виникають під впливом м’яких джерел збудження. В цьому методі розчин, що аналізується, розпилюють у полум’ї. Цей метод дає можливість судити про вміст у пробі головним чином лужних та лужноземельних металів, а також деяких інших елементів, наприклад галію, індію, талію, свинцю, марганцю, міді, фосфору.

     Крім  емісійної фотометрії полум’я застосовують абсорбційну, так називаєму атомно – абсорбційну спектроскопію або атомно – абсорбційну спектрофотометрію. Вона основана на здатності вільних атомів металу в газах полум’я поглинати світлову енергію при характерних для кожного елемента довжинах хвиль. Цим методом можна визначати вісмут, селен, цинк, ртуть та деякі інші елементи, які не визначаються методом емісійної фотометрії полум’я.

     Абсорбційна спектроскопія основана на вивченні спектрів поглинання речовини, які є її індивідуальною характеристикою. Розрізняють спектрофотометричний метод, оснований на визначенні спектру поглинання або вимірюванні світлопоглинання (як в ультрафіолетовій, так і у видимій та інфрачервоній областях спектру) при строго визначеній довжині хвилі (монохроматичне випромінювання), яка відповідає максимуму кривої поглинання даної досліджуваної речовини, а також фотоколориметричний метод, оснований на визначенні спектру поглинання або вимірюванні світло поглинання у видимій частині спектру.

     На  відміну від спектрофотометрії  у фотоколориметричному методі застосовують «біле» світло або «біле» світло, попередньо пропущене через широко смугасті світлофільтри.

     Метод аналізу по спектрам комбінаційного розсіювання  світла. В методі використано явище, відкрите одночасно вітчизняними фізиками Г. С. Ландсбергом, Л. І. Мандельштамом та індійським фізиком Ч. В. Раманом. Це явище пов’язане з поглинанням речовиною монохроматичного випромінювання та подальшим новим випромінюванням, яке відрізняється довжиною хвилі від поглинутого.

     Турбідиметрія основана на вимірюванні інтенсивності світла, яке поглинається безбарвною суспензією твердої речовини. В турбідиметрії інтенсивність світла, яке поглинається розчином, вимірюють так же, як і у фотоколориметрії забарвлених розчинів.

     Нефелометрія основна на вимірюванні інтенсивності світла, відображеного або розсіяного забарвленою або безбарвною суспензією твердої речовини (зваженої в даному середовищі осаду).

     Люмінесцентний, або флуоресцентний метод аналізу оснований на вимірюванні інтенсивності видимого світла, що виділяється речовинами при опроміненні їх ультрафіолетовими променями.

     До  оптичних методів аналізу також  відносять рефрактометричний метод, оснований на вимірюванні коефіцієнта заломлення, та поляриметричний, оснований на вивченні обертання площини поляризації.

     Апаратура та прилади, які використовуються при виконанні спектрального аналізу:

• полум’я (в деяких випадках для збудження світіння  елементів достатньо внести досліджувану речовину в ацетиленове полум’я або полум’я газової горілки);
• дуговий розряд (для аналізу мінеральних солей зазвичай застосовують дугу між вугільними електродами, яку підживлюють постійним або змінним струмом);
• конденсована іскра (для аналізу металів широко застосовують високовольтну конденсовану іскру між електродами з досліджуваних металів або з досліджуваних металів та металічним електродом, наприклад мідним);
• стилоскопи (оснащені заломлюючим пристроєм);
• спектрографи (прилади, призначені для отримання фотографій спектрів; оснащені фотокамерою та касетою);
• монохроматори (спектральні прилади, в яких окуляр або фотографічна пластинка замінені на вузьку щілину, яка вирізає із спектру вузьку ділянку; використовуються для отримання монохроматичного випромінювання, тобто випромінювання певної довжини хвилі).

     Для фіксуванні місця появи лінії  у спектрі користуються спектроскопом  Бунзена та Кірхгофа:

     У лабораторній практиці корисним виявляється  карманний спектроскоп, призначений  для швидкого відкриття лужних та лужноземельних металів, із системою призм:

     Для візуального користування призначений  «довгохвильовий» спектроскоп:

     Сучасний  кварцовий спектрограф, за допомогою якого можна отримати типову спектрограму:

     1.6 Реактиви, апаратура та матеріали

     Спектрограф середньої дисперсії.

     Генератор дугового або іскрового розряду, або універсальний генератор.

     Спектропроектор.

     Мікрофотометр.

     Комплект  примірників порівняння (стандартних примірників).

     Електроди.

     Спектральні фотопластинки.

     Секундомір.

     Речовини  для проявлення та фіксування.

2. Методика проведення аналізу

     Кількісний  спектрографічний метод аналізу  оснований на встановленні залежності між інтенсивністю спектральної лінії атома (іона) елементу, який визначається, та його концентрацією у пробі, яка аналізується. Теоретично її розрахувати неможливо, так як вона залежить від великої кількості факторів, які не піддаються точній оцінці. До них відносять процеси збудження атомів у джерелі, потрапляння проби в зону розряду та багато інших процесів. Цю залежність встановлюють емпірично шляхом побудови градуйованих графіків, використовуючи примірники порівняння (стандартні примірники).

     Для описання аналітичної кривої застосовують наступний математичний вираз:

     ΔS = γblg c + γlg a,

     де  ΔS – різниця почорнінь аналітичної пари ліній;

     γ = tg α – коефіцієнт контрастності фотопластинки (фотоплівки);

     c – концентрація елементу, який визначається;

     a – величина, яка залежить від джерела та умов збудження, складу та властивостей проби, яка аналізується;

     b – коефіцієнт, що враховує реабсорбцію спектральної лінії та який залежить від концентрації.

     Спектри проб, що аналізуються та примірників  порівняння фотографують на фотопластинку чи фотоплівку у строго однакових умовах та вимірюють почорніння S або різницю почорнінь аналітичної пари ліній ΔS.

     Аналітична  пара ліній являє собою лінії певного елемента та елемента порівняння, внутрішнього стандарту. Вони повинні бути гомологічними: мати близькі величини потенціалів збудження та іонізації, мати близькі величини довжин хвиль, тобто вони повинні розміщуватися на спектрограмі близько один до одного, щоб уникнути вплив неоднорідності емульсії у межах фотопластинки. Для близько розміщених ліній аналітичної пари  
γ₁ = γ₂, та точність визначення вища. В якості лінії порівняння зазвичай беруть лінію основного компонента у пробі. Іноді в якості лінії порівняння беруть лінію якогось елемента постійної концентрації, який вводить у пробу, що аналізується.

     Для кожного елемента, що визначається, в пробі вибирають свою аналітичну пару спектральних ліній.

     Примірники  порівняння (стандартні примірники) за загальним хімічному та фазовому складу повинні відповідати складу проб, які аналізуються.

     Інтервал  концентрацій елементів, що визначаються, повинен бути ширше, ніж у пробах, що аналізуються, так як екстраполяція у область великих та малих концентрацій може виявитись некоректною. Примірників для порівняння повинно бути не менше трьох.

     2.1 Виконання визначення

     На  одній фотопластинці фотографують спектр заліза, спектри примірників  порівняння або стандартних примірників (не менше трьох примірників, кожний спектр повторюють два – три рази) та примірників, що аналізуються, у строго однакових оптимальних для кожного типу проб умовах. Перед фотографуванням примірники попереднього обпалюють при закритій діафрагмі. Після проявлення, фіксування, промивання та висушування фотопластинку (фотоплівкою) поміщають та столик спектропроектора та відмічають аналітичні пари ліній для кожного елемента, що визначається. По середнім з трьох результатів фотометрування на мікрофотометрі кожної відміченої лінії будують градуйовані графіки для елементів, що визначаються, у координатах ΔS – lg с. По градуйованим графікам знаходять невідомі концентрації елементів у зразках, що аналізуються. Проводять статистичну обробку результатів.

     При варіюванні параметрів джерела збудження  спектрів та умов фотографування атомно – емісійний спектрографічний метод  дозволяє виконати багатоелементний аналіз сталей різних типів, сплавів на основі міді, алюмінію, металів та багатьох інших об’єктів, в тому числі порошкоподібних проб та розчинів.

     ВИСНОВОК

     У результаті опрацювання літературних джерел було показано, що спектральний метод аналізу є простим і  зручним у своєму застосуванні та виконанні.

     Найбільш  вдалим, на наш погляд, є аналіз кобальту спектрофотометричним методом, а саме атомно – емісійний.

СПИСОК  ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ

1. Золотов Ю.А., Основы аналитической химии. Практическое руководство. 2 – ое изд., - М.: Высшая школа, 2003;
2. Тредвелл Ф.П., Голл В.Т., Курс аналитической химии, Т1, - М.: Высшая школа, 1946;
3. Васильев В.П., Аналитическая химия. Т2, - М.: Высшая школа, 1989;
4. Чулановский В.М., Введение в молекулярный спектральный анализ, 2 изд., М. – Л., 1951;
5. Тарасевич Н.И., Семененко К.А., Хлыстова А.Д., Методы спектрального и химико – спектрального анализа, М., 1973;
6. Зайдель А.Н., Основы спектрального анализа, М., 1965;
7. Крешков А.П., Основы аналитической химии. Книга третья. – М.: Химия, 1970;
8. Пискарёва С. К., Аналитическая химия, - 2 изд., - М.: Высшая школа, 1994;
9. Перельман Ф.М., Зворыкин А.Я., Кобальт и никель, М., 1975;
10. Большаков К.А., Химия и технология кобальта, М., 1981.