Хромдап илеу үрдісіне кейбір факторлардың әсер етуі

Пән: Химия
Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 11 бет
Таңдаулыға:

Қазақстан Республикасының Білім және Ғылым Министрлігі

Семей қаласының Шәкәрім атындағы Мемлекеттік Университеті

С Ө Ж

Тақырыбы : Хромдап илеу үрдісіне кейбір факторлардың әсер етуі

Орындаған : ТК- 421 тобының студенті Зарипов Асхат

Тексерген : Бауыржанова Айгуль Заманбековна

Семей 2015

Хромдап илеу

Илеудің көптеген түрлері бар. Негізгі үш түрі: хромдық, танидтық және квасцпен илеу . Ең көп қолданатын және жақсы нәтиже беретіні - хромдық илеу .

Хромның негізгі илегіш тұздарын алу үшін, мынадай тұздар: натрий дихроматы Na ₂ Cr ₂ O ₂ 2H ₂ O, калий дихроматы K ₂ Cr ₂ O ₇ , кейде натрий хроматы (III валентті) Na ₂ CrO ₄ , калий KCr(SO ₄ ) ₂ 12H ₂ O (хром ашудасы) қолданалады.

Хромның негізгі илегіш тұздары күкірт қышқылының қатысуымен, сірке, глюкоза, глицерин, тиосульфат және т. б. қосып тотықсыздандыру арқылы алынады. Хромның негізгі илегіш тұздарын алу реакциясының теңдеуі глюкоза тотықсыздандырғыш ретінде қолданғанда мынадай болады.

4K ₂ Cr ₂ O ₂ + 12H ₂ SO ₄ + C ₆ H ₁₂ O ₆ = 8CrOHSO ₄ + 4K ₂ SO ₄ + 6CO ₂ + 14H ₂ O

Калий немесе калий дихроматының белгілі негізділікті сұйық хром илегішін дайындау. Есептеу 100 кг натрий немесе калий дихроматына арнап жүргізіледі. Ондай кезде күкірт қышқылының шығынын мына формуламен анықтайды:

мұнда: Х ₁ және Х ₂ - 100 % күкірт қышқылының масса бөлігінің 100 калий

дихроматы немесе натрий дихроматының 100 масса бөлігіне келетін мөлшері;

а - илегіштік, негізділік.

Тотықсыздандырғышты калий дихроматы салмағынын 25% мөлшерінде алады. Мысал: тазалығы 90% 150мл калий дихроматынан және 75% күкірт қышқылы ерітіндісінен 10% негізділікті хром илегішін даярлау керек.

Техникалық өлшемдегі калий дихроматының мөлшері (150∙90) /100=135 г

100 г калий дихроматынан 10% негізділікті хром илегішін алу үшін керекті 100% күкірт қышқылының шығыны: H ₂ SO ₄ (100%) = 133, 3 - 10 = 123, 3г.

Демек, 10% негізділікті хромды илегішті даярлау үшін 90%техникалық калий дихроматынан 150г, 75% күкірт қышқылы ерітіндісінен 222г керек (ерітіндінің тығыздығын біле отырып қышқылдың литрдегі мөлшерін есептеуге болады) және

33, 8кг тотықсыздандырғышты қажет етеді.

Хром илегішіне даярлау күшті газ бөліну, ерітіндінің қатты қайнап тасуы және көпіршіктенуімен бірге жүреді. Сондықтан илегіш даярлайтын ыдыстың (реактордың) көлемі, ерітіндінің көлемінен 2-3 есе үлкен болуы керек. Сонымен қатар ауа соратын желдеткіш керек. Дихроматты салмағынан 200-250% мөлшерде көп алынған суда ерітеді. Содан соң реакторға жайлап күкірт қышқылының есептелген мөлшерін құяды. Араластыра отырып, тотықсыздандырғыш ерітіндісін бірте-бірте жайлап құяды. Ерітіндіні үнемі қатты қайнаған күйінде ұстап тұру керек, әйтпесе тотықсыздану реакциясы тоқтап қалуы мүмкін. Егер реактордағы сұйықтық деңгейі жоғары қарай қатты көтеріліп кетсе, онда тотықсыздандырғышты қосуды уақытша тоқтатып, оған аз мөлшерде суық су құю кажет.

Дихроматты тотықсыздандыру кезінде ерітінді бірте-бірте қызғылт-сары түстен лайлы-сары түске ауысады, ал тотықсыздандыру процесінің соңында ерітінді хромның негізгі сульфатты комплексі қосылыстарындағыдай жасыл түске ие болады.

Тотықсыздандыру реакциясының аяқталғанын анықтау үшін былай істейді: 20 см ³ 20% күкірт қышқылының ерітіндісін сыйымдылығы 150-200 мл шыны ыдысқа өлшеуіш цилиидрмен құяды. Содан кейін осы ыдысқа 50 см ³ крахмал ерітіндісін қосады. Крахмалды қосқан кезде ерітінді көгеріп кетпеуі керек. Егерде ерітінді көгерсе, оған 0, 01н. натрий тиосульфаты Na ₂ S ₂ O ₃ ерітіндісін бояуы жойылтанға дейін қосады. Содан кейін шыны таяқшамен 2-3 тамшы сыналатын хром илегішін жоғарыда даярланған дихромат бар болса, ерітінді көк түске боялады. Кейде

алынған хром илегішінің негізділігі өндірістік талапқа сәйкес келмейді, сондықтан оны өзгертуге тура келеді. Хромды илегіштің негізділігін төмендету күкірт

қышқылымен, ал жоғарылату - натрий карбонатымен жүргізіледі.

Хром илегішінің негізділігін арттыру үшін 100% натрий карбонатының мөлшері хром тотығының салмағынан пайызға шаққанда мына формуламен есептеледі:

мұнда: О ₁ - талдау мәліметтерінен алынған илегіштің негізділігі, %;

О ₂ - илегіштің қажетті негізділігі, %.

Негізділікті төмендету үшін керекті 100 % күкірт қышқылының мөлшері, хром тотығы салмағына пайызға шаққанда мына формуламен есептеледі:

Сұйық хром илегіштерін талдау . Хром илегіштерін даярлау ондағы дихроматтың толық тотықсызданғанын тексергеннен кейін 1 күнге қалдырылады. Содан соң хромның 1 мөлшерін, оның тотығына есептей отырып анықтайды. Сонымен бірге негізділігін, лайлану санын, олификация дәрежесін және кешендік ионының зарядының белгісін анықтайды.

Өндірісте ең алдымен алғашқы екі көрсеткішті талдайды. Хромның (Ш) мөлшерін оның тотығына есептей отырып, титрлеу арқылы анықтау кезінде, алдымен ареометрдің көмегімен сыналатын хром илегішті ерітіндісінің тығыздығын анықтайды. Хром илегіштерінің бастапқы тығыздығына байланысты сұйықтар үшін керекті мәліметтер төмендегі кестеде берілген.

Сыналатын хром илегішінің тығыздығы, г/см

Бастапқы хром илегішінің көлемі, см

Шыны ыдыстың сыйымдылығы, мл

Сыналатын хром илегішінің тығыздығы, г/см: 1, 384

Бастапқы хром илегішінің көлемі, см: 10

Шыны ыдыстың сыйымдылығы, мл: 500

Сыналатын хром илегішінің тығыздығы, г/см: 1, 263

Бастапқы хром илегішінің көлемі, см: 20

Шыны ыдыстың сыйымдылығы, мл: 500

Сыналатын хром илегішінің тығыздығы, г/см: 1, 163

Бастапқы хром илегішінің көлемі, см: 20

Шыны ыдыстың сыйымдылығы, мл: 200

Сыналатын хром илегішінің тығыздығы, г/см: 1075-1, 116

Бастапқы хром илегішінің көлемі, см: 50

Шыны ыдыстың сыйымдылығы, мл: 250

Сыналатын хром илегішінің тығыздығы, г/см:

1, 0395

Араластырылмаған ертінді (тазартылған)

Бастапқы хром илегішінің көлемі, см: -

Шыны ыдыстың сыйымдылығы, мл: 250

Аналитикалық ерітіндіні дайындап, шыны түтікшемен 5см ³ ерітіндіні сыйымдылығы 150-200 мл конус формалы екі шыны ыдыстардың әрқайсысына құяды (екі қатарлас сынақтар) . Әр шыны ыдысқа 5см ³ тазартылған су және 1, 5г жуық натрий перототығын қосамыз. Тотықтырғыш ретінде натрий пертотығының орнына сутек пертотығын қолдануға болады. Бұл жағдайда аналитикалық ерітіндіге, шамамен 1 н. натрий гидрототығы ерітіндісін (суды қоспай) пайда болған тұнба ерітіндіге дейін құяды, содан сод 5 см ³ 3 % сутек перототығы ерітіндісін құяды. Одан әрі қолданылатын тотықтырғыштың түріне қарамай шыны ыдысты арнайы құйғышпен (воронкамен) жауып, қоспаны жайлап шайқайды да 3 мин аралығында электр немесе газ плиткасында (асбесті торы бар) қайнатады. Содан соң 5 см ³ 5% никель сульфаты ертіндісін қосып, тағы да 3 мин аралығында қайнатады. Шыны ыдыстың ішіндегілерін алып, пайда болған никель гидрототығының тұнбасы толық ерігенге дейін 20 % күкірт қышқылы ерітіндісін құяды. Содан кейін тағы 5см ³ 20 % күкірт қышқылы ерітіндісін және 5 см ³ 10 % калий йодиді ерітіндісін құяды. Шыны ыдысты тазартылған сумен шайып, сағаттық шынымен жауып қояды. 1-2 мин кейін крахмалдың қатынасуымен 0, 1 н натрий тиосульфаты ерітіндісімен титрлейді.

Хром тотығының мөлшерін анықтау кезінде мына реакциялар жүреді:

2CrOHSO ₄ + 3H ₂ O + 8NaOH = 2NaCrO ₄ + 2NaSO ₄ + 8H ₂ O

Пайда болған никель гидрототығының тұнбасы пертотық иондарының ыдырауы үшін катализаторлық қызмет атқарады.

2Na ₂ O ₂ + 2H ₂ O = NaH + O ₂

2Na ₂ CrO ₄ + H ₂ SO ₄ = Na ₂ CrO ₂ + Na ₂ SO ₄ + H ₂ O

Na ₂ Cr ₂ O ₇ + 6KJ + 7H ₂ SO ₄ = Cr(So ₄ ) ₃ + 3J ₂ + Na ₂ SO ₄ + 3K ₂ SO ₄ + 7H ₂ O

J ₂ + 2Na ₂ S ₂ O ₃ = 2NaJ + Na ₂ S ₂ O ₆

Хромның (ІII) мөлшері, г/л: .

мұнда: а - 0, 1 н. натрий тиосульфаты ерітіндісінің титрлеуге кеткен көлемі, см ³ ;

У ₁ - аналитикалық ерітіндінің жалпы көлемі, см ³ ;

У ₂ - сұйылту үшін алынған хром илегішінің немесе оның ерітіндісінің көлемі, см ³ ;

К - натрий тиосульфаты ерітіндісінің титріне түзету коэффициенті;

002533 - 1 см ³ 0, 1 н нитрий тиосульфаты ерітіндісіне сәйкес келетін (III) хромның мөлшері.

Ерітіндідегі хромның (Ш) мөлшерін фотоколориметрия әдісімен анықтау. Хромның қымыздық қышқылымен әрекеттеуі кезінде хромның үш оксалат комплексінің түсті ерітіндісін алуға негізделген.

CrOHSO ₄ + 3H ₂ CrO ₄ = H ₃ [Cr(CrO ₄ ) ₂ ] + H ₂ SO ₄ + H ₂ O

1000 мл көлемді бір шыны ыдыста 4, 903 химиялық таза калий дихроматын немесе 4, 367 натрий дихроматын ерітеді. Даярланған ерітіндіде 2, 53 г/л хром тотығының мөлшері болады. 0, 07-0, 5 г/л хром тотығының мөлшері болатындай бірнеше

этолонды ерітіндіні даярлайды. Даярланған калий дихроматы ертіндісін мынадай

мөлшерде: 3, 5, 7, 10, 12, 15, 17, 20 см ³ құрғақ калибрленген бюреткамен сыйымдылығы 100-150 мл шыны ыдыстарға құяды. Әр шыны ыдысқа 25 см ³ 5 % қымыздық қышқылы ерітіндісін қосып, 3-5 мин қайнатады.

Алынған көкшіл-қызылт ерітіндіні суытып, сыйымдылығы 100 мл өлшегіш шыны ыдыстарға ауыстырады, тазартылған сумен белгіге дейін жеткізеді, содан кейін мұқият араластырады, фотоколориметрлейді. Эталонды ерітіндідегі хром тотығының мөлшері, г/л: 0, 076; 0, 126; 0, 177; 0, 253; 0, 304; 0, 379; 0, 430; 0, 506. Фотоколориметрдің көрсетуімен және хром тотығының мөлшерімен калибрлі

сызықты салады. Абцисса өсіне фотоколориметрдің көрсетуін, ал ордината өсіне хром тотығының г/л, оған сәйкес келетін концентрациясын салады. Калибрлі сызықты 3-4 нүкте арқылы қайта-қайта тексереді.

Өндірістік сұйықтарды талдау үшін, даярлаған хром илегішін 20 ^о С температураға

дейін суытып, 1:50 қатынасты сумен сұйылтады. Бұл жағдайда, калибрленген шыны түтікті қолдану қажет. Шыны түтікті шайып, шайынды суды шыны ыдысқа құяды.

Хром тұзының бастапқы ерітіндісін 1:2 қатынаста сумен ұйытады, хром тұзының пайдаланған ерітіндісін сұйытпайды. Сыйымдылығы 100-150 мл шыны ыдысқа 10 см ³ сүзілген сыналатын ерітіндіні, 5 % қымыздық қышқылы ерітіндісінен 25 см ³ құйып, 3-5 минут қайнатады. Суығаннан кейін ерітіндіні сыйымдылығы 100 мл өлшегіш шыны ыдысқа ауыстырып, тазартылған сумен белгіге дейін жеткізіп, әбден араластырып фотоколометрлейді. Егер хром тұзы ерітіндісінде тұнба пайда болса, онда ерітіндіні қайтадан сүзу керек.

Хромның (III) мөлшері оның тотығына шаққанда, г/л

Хром тұздарының алғашқы ерітіндісі үшін, г/л

Хром тұздарының пайдаланған ерітінділері үшін, г/л

мұнда: а - калибрленген сызықтан табылған хромның (III) мөлшері, г/л .

Құрамы катионды кешендерден тұратын илегіш хром тұздарының негізділігін анықтау. Сыйымдылығы 250 мл конус тәрізді шыны ыдысқа 10 см аналитикалық ерітіндіні құяды, сонымен қатар 10см ³ жуық тазартылған суды құйып, қайнағанға дейін қыздырады. Фенолфталейнің қатысуымен 0, 1 н. натрий гидрототығы ерітіндісімен ақ түсті фонда барынша жылдам гитрлейді. Реакцияның аяқталғанын тұнбаның үстіндегі сұйықтың ақшыл-қызғылт түсімен анықтайды.

Құрамында бейтарап және анионды кешендерден тұатын илегіш хром тұздарының ертіндісінің негізділігін анықтау. Қыздыру кезінде хромның ішкі координациялық сферасынан, оксалат иондарының көмегімен гидрсоксо топтарының сыртқа шығару әдісіне негізделген. Гидрооксоиондары ерітіндіде

калий оксалатымен бір мезгілде енгізілген күкірт қышқылымен бейтараптап алынады. Илегіш ерітіндідегі күкірт қышқылының қалдығын және бос қышқылды алдын-ала магний хлориді ерітіндісі қосылған стандартты сілті ерігіндісімен титрлейді.

Әдістің мәнін мынандай химиялық реакция теңдігімен көрсетуге болады. Ішкі сферадан гидрооксо топтарын ысырып шығару:

Протондардың оксалат иондарымен жарым жартылай байланысы:

Гидроксалат иондардың магний ионымен байланыс арқылы протондардың ажырауы:

Титрлеу кезіндегі қышқылды сілтімен бейтараптау:

Алғашында ерітіндідегі хромның (III) мөлшерін анықтайды, ол үшін алдымен сутегі пероксидінің немесе калий пермаганатының көмегімен хромды 6-валентікке дейін тотықтандырады. Содан соң шыны түтіктің көмегімен анықталатын ерітіндіден белгілі көлемді алып6 сыйымдылығы 250 мл қыздыруға төзімді шыны ыдысқа құяды. Сол ыдысқа шыны түтікпен 10 см ³ маскирленген ерітіндіні енгізеді (92, 1 г калий оксалатын 500 см ³ суда ерітеді де алдын-ала 0, 1 н. күкірт қышқыл фиксаналы құйылған сыйымдылығы 1 л өлшемі бар шар тәріздес шыны ыдысқа қағаз сүзгісі арқылы құяды. Шыны ыдыстың ішіндегілерімен белгіге дейін сумен жеткізіліп мұқият араластырады) . Сұйықтың көлемін сумен 50 см ³ дейін жеткізеді, содан кейін шыны ыдысты шыны сүзгішпен (воронкамен) жабады да, 10-15 мин қайнатады. Суытқаннан кейін анықталатын сұйықтыққа 5см ³ жуық 2 н. магний хлоридінің ерітіндісін және 2-3 тамшы 0, 2 % метилді қызыл ерітіндісін қосады.

Шыны ыдыстың ішіндегілерін 0, 1 н. сілті ерітіндісімен ерітіндінің бояуы қызғылт-көк түстен лайлы сары түске ауысқанға дейін титрлейді.

Алдын-ала хромның (ІІІ) қатынасуынсыз маскирленген ерітіндіні аз дегенде 3 бақылау ретінде титрлейді.

Ерітіндінің негізділігі, %: