книги из ГПНТБ / Алимарин, И. П. Качественный и количественный ультрамикрохимический анализ

ровочным микровинтом. Этот винт обеспечивает плавную подачу микропипетки к бумаге, помогая 'избежать прокалывания ее

Л

о 1 г з * 5СМ

влажного диска. Микропипетка, использованная автором, пока­ зана на рис. 50. Ее легко изготовить и она проста в обращении. В основании штатива 4' (рис. 49) находится трансформатор, вы­ ключатель и две сигнальные лампочки 5 для контроля включе­ ния аппаратуры в сеть и работы . нагревательного устройства.

диске получить несколько зон на малой поверхности, предла­ гается использовать узкие (1 мм) позолоченные кольца с раз­

но к а ж д ы й раз отверстие одного кольца должно быть на 2 мм больше отверстия другого. Участок, на котором выделен и скон­ центрирован подлежащий определению элемент, .вырезают, по­ мещают в микрососуд, переводят элемент в раствор, упаривают (если необходимо) и выполняют определение.

100

О п и с а н н ая аппаратура использована для отделения F e n i от сопутствующих элементов при выполнении его титриметрическо-

<z^nzzzzzzzzzzzzzzz^i

11

101

б л а г о д а ря капиллярным силам, легко переходит в среднюю часть капилляра 3. В таком положении концы капилляра осторожно заплавляют на микропламени 4 высотой 2—3 мм, после чего центрифугированием вещество переводят в один конец капил­ ляра 5. Приготовленную таким образом пробу помещают в ап­ паратуру для ультрамнкрозоннон плавки 6, после чего включают системы нагревания и охлаждения . Регулируют нагревание так, чтобы ширина зоны плавления была не более 1 мм. Наблюдение лучше всего вести в микроскоп. Если вещество при отвердева­ нии очень сильно сжимается, то в пробе образуются полости—• пузырьки. Их можно устранить, слегка ослабив нагрев.

г

1 мм, собранные на двух отдельных блоках. Блоки затем мон­ тируют в конструктивно единое тело, в котором их пластинки поочередно заходят друг за друга, как зубья двух гребешков. П о торцам обоих блоков припаивают проходящую через плас­ тинки стальную полую иглу диаметром 0,6 мм, которая служит направляющей для к а п и л л я р а с образцом. В случае поломки

102

Насть IV КОЛИЧЕСТВЕННЫЙ АНАЛИЗ

Количественное исследование состава вещества малых образ ­ цов может быть выполнено с помощью основных методов анали­ тической химии. Н а р я д у с общими операциями, применяемыми в качественном химическом ультрамикроанализе (растворение вещества, получение осадка, отделение его от раствора, нагрева­ ние, центрифугирование и т. п.), при количественных определе­ ниях используют дополнительные технические приемы, своеоб­ разную аппаратуру и методику.

Гравиметрические методы окончания определения того или иного элемента при малой общей массе исследуемого вещества недостаточно точны и поэтому не получили в ультрамикроана ­ лизе широкого практического применения. Главные компоненты анализируемого вещества здесь, как правило, хорошо опреде­ ляются титриметрически с использованием различных электро­ химических методов индикации точки эквивалентности. Д л я определения элементов-примесей (до сотых долей процента) на­ иболее целесообразно применять фотометрические методы. Титриметрические и фотометрические методы, являющиеся основ­ ными в аналитической химии растворов, наиболее хорошо разработаны и д л я ультрамикроаналитических определений. Точность результатов анализа во многом при этом зависит от массы исследуемого образца и точности его взвешивания на ультрамикровесах.

Г л а в а 1

ВЕСЫ И ВЗВЕШИВАНИЕ

До настоящего времени опубликовано весьма ограниченное число работ, посвященных взвешиванию нескольких микрограм­

"104

той мере, в какой это необходимо для получения данных с точ­ ностью, присущей гравиметрическому анализу. В противном слу­ чае прибегать к такому ультрамикроопределению, требующему чрезвычайной тщательности выполнения всех операций и потому

§ 1. Ультрамикровесы

Первые попытки взвешивания количеств вещества порядка микрограмма относятся к 1882 г. С тех пор для этой цели были предложены различные конструкции весов И 4 .

Весы с изгибающейся нитью

Наиболее простыми являются весы с изгибающейся нитью. Принцип их устройства основан на следующем. Если кварце­ вую, стеклянную или металлическую тонкую нить укрепить на одном конце, а свободный конец нагружать, то в зависимости от нагрузки этот конец нити будет опускаться, причем при не­ больших нагрузках смещение нити строго пропорционально на­ грузке. Смещение нити (в см) определяют по формуле

Момент инерции для нити круглого сечения вычисляют по формуле

Следовательно:

105

П о л ь з у я сь этой формулой, можно рассчитать, например, длину кварцевой нити определенного диаметра, при которой единице массы соответствовало бы заданное смещение. Сме­ щение конца нити измеряют горизонтальным микроскопом с фо­

гнезда для взвешивания показаны на рис. 54. Весы очень чув­ ствительны к малейшим сотрясениям, а т а к ж е к движению воздуха. Тарой для взвешиваемого образца служит пластинка, помещаемая на подвеску из алюминиевой фольги, которая

находится постоянно на нити. Конец нити, нагруженный подве­ ской и пластинкой без образца, приводят в центр поля зрения микроскопа поворотом рукоятки специального механизма. Затем весы арретируют опусканием нити на поддерживающий крючок. Пластинку снимают, помещают на нее взвешиваемый образец и вновь возвращают на алюминиевую подвеску. После этого арре­ тир осторожно опускают; и в поле зрения микроскопа оказы­ вается конец нити, смещенный относительно своего первона­ чального положения. Поворотом микрометрического винта ми­ кроскоп устанавливают так, чтобы конец нити вновь оказался в центре поля зрения на пересечении двух взаимно перпендику­ лярных линий. Отмечают число делений винта; если ж е окуляр микроскопа снабжен микрометрической шкалой, то, не изменяя положения микроскопа, замечают число делений окулярного микрометра, на которое сместился конец нити.

Вначале взвешивают несколько известных нагрузок (изго­ товление разновесов см. ниже) и по полученным данным строят график в координатах: число делений микрометрического винта или окулярной ш к а л ы — величина нагрузки. Получают прямую (рис. 55), по которой, зная смещение коромысла (в делениях) устанавливают размер навески (в мкг) . При этом более точный

106

ственное удлинение кварцевой нити снижает точность взвеши­ вания.

Весы с кварцевым коромыслом .

В количественном ультрамикроанализе весы с изгибающейся нитью находят ограниченное применение, поскольку они д о л ж н ы

Поэтому более широко используют различные типы весов с ко­ ромыслом, позволяющим уравновешивать значительную часть нагрузки (тару) при помощи противовеса. После этого точно уравновешивают очень малые образцы. В литературе описаны

струированные Ниром простые крутильные весы с нитями из плавленного кварца . Эти весы, изготовленные в лаборатории; имеют коромысло, сделанное в форме консольной балки и при­ паянное к закручиваемой нити.

Позднее их конструкция была модифицирована Эль - Бадри и Вильсоном, упростившими устройство коромысла, причем метро­ логические характеристики весов у л у ч ш и л и с ь 1 5 3 . Эта модель в свою очередь явилась основой д л я разработки нескольких кон­ струкций ультрамикровесов фирмой Ортлинга (Великобритания).

107

ч а ш к а м . Отсчетное устройство оформлено в виде двух барабанов с калиброванной шкалой и зеркальной шкалой со стрелкой. Ка ­ либровка таких весов и методика взвешивания на них подробно описаны в руководстве Бельчера по субмикроанализу органиче­ ских веществ 1 5 6 .

В неорганическом ультрамикроанализе успешно используют весы марки ВЛУВ-5-0,00 5 4 8 ' 1 5 4 . Конструкцией предусмотрено два взаимозаменяемых коромысла с различной чувствитель-

ностыо д л я двух диапазонов взвешивания. Навески в несколько миллиграммов можно брать с точностью около 0,02 мкг (одно коромысло) и в несколько десятых миллиграмма с точностью около 0,002 мкг (другое коромысло). Тара уравновешена в самой системе весов. Н и ж е приводится описание их конструкции. Рав ­ ноплечее кварцевое коромысло 4 весов (рис. 58), имеющее вид треугольной фермы, подвешено на кварцевой нити 2 со спираль­ ной пружиной. К вилкам на концах коромысла приварены попе­ речные нити с подвесами 8, оканчивающимися крючками. Ко­ ромысло находится в алюминиевом контейнере 3, полые стойки которого служат камерами взвешивания 13. На крючках подве­ сов коромысла с каждой из сторон находится съемная д у ж к а с кварцевой тарелочкой 14. Эти дужки помещаются на крючки и снимаются с них при помощи системы манипуляторов 9 и 10, управляемых (с правой стороны) через рукоятки 11 и 12. Мани -

109