ПРИМЕНЕНИЕ РЕАКТИВОВ И ИХ ОЧИСТКА  

По степени чистоты реактивы классифицируют на технические (т.), чистые (ч.) — до 2 % примесей, чистые для анализа (ч. д. а.) — 1 % примесей, химически чистые (х. ч.) — менее 1 % примесей, вы- сокоэталонно-чистые (в. э. ч.) и особо чистые (ос. ч.). Реактивы последних двух групп характеризуются высокой чистотой

(0,01—0,00001 % примесей). Содержание примесей в химических реактивах регламентируется специальной технической документацией — государственными стандартами (ГОСТ), техническими условиями (ТУ), статьями Государственной фармакопеи (ГФ). В практике химического анализа используют реактивы, отвечающие квалификации ч. д. а. и х. ч.

Все применяемые в лаборатории методики должны снабжаться перечнем реактивов с указанием степени чистоты, необходимой для получения точных результатов в данном определении.

Забота о сохранении чистоты реактивов — самое главное правило при работе с ними. Так, просыпанный на стол реактив (неизбежно при этом загрязняющийся) нельзя высыпать в ту же банку, где он хранится. Перед тем как поместить реактив в банку для хранения, ее нужно хорошо вымыть и высушить. Излишки раствора, не использованного в работе, также не рекомендуется выливать обратно в склянку, где он раньше хранился.

Некоторые реактивы при длительном хранении изменяются или даже разлагаются. Такие реактивы перед употреблением очищают для повышения точности определения. При этом предварительно можно проверить чистоту препарата с помощью качественных реакций.

Способ очистки реактива (перегонка, фильтрование, перекристаллизация, экстракция) зависит от свойств очищаемого вещества.

При фильтровании необходимо добиваться полной прозрачности фильтрата. Если фильтрат мутный, его пропускают повторно или многократно через один и тот же фильтр. Процесс фильтрования зависит от физико-химических свойств веществ, соотношения пор фильтра и размеров твердых частиц, отделяемых от жидкости, и других факторов, поэтому важно правильно подобрать фильтрующий материал. Используют фильтровальную бумагу, асбест, кварцевый песок, адсорбенты (активированный уголь, силикагель, отбеливающие земли и др.), стекловолокно, ткани и т. д.

Фильтровальная бумага выпускается в пачках по 100 шт., нарезанной кругами различного диаметра (55, 70, 90, 110, 125, 150, 240, 320 мм) в зависимости от диаметра воронок. Различают бумажные фильтры обычные и беззольные. На каждой пачке указана масса золы фильтра. Если после запятой стоят четыре нуля (например, масса золы одного фильтра 0,00007 г) — фильтр беззольный; при взвешивании на аналитических весах такая масса золы не скажется на результатах взвешивания после сжигания фильтра. Если после запятой три нуля (например, масса золы одного фильтра 0,0003 г) — это обычная фильтровальная бумага.

Различие фильтров по плотности обозначается цветом бумажной ленты, которой оклеивают упаковку готовых фильтров. Розовая (или черная) лента (диаметр пор 10 нм) — наименее плотные быстропропускающие фильтры; белая лента (3 нм) — фильтры средней плотности, применяемые для отделения большинства кристаллических осадков; синяя лента (1—2,5 нм) — баритовые наиболее плотные и медленно пропускающие фильтры; желтая лента — обезжиренные фильтры. Выбирая размер фильтра, руководствуются не объемом фильтруемой жидкости, а количеством отделяемого осадка — осадок должен заполнить не более половины объема фильтра, иначе возникнут затруднения с его промыванием.

Фильтрование ускоряется под вакуумом и при нагревании.

Перед фильтрованием на воронке Бюхнера небольшими порциями растворителя смачивают бумажный фильтр при включенном насосе («присасывают» фильтр) и следят, нет ли свиста, свидетельствующего о прорыве фильтра, затем приступают непосредственно к фильтрованию смеси с осадком. Если смесь охлаждалась в ледяной бане, то растворитель для «присасывания» фильтра и промывания осадка должен быть охлажден в таких же условиях. Если необходимо знать массу осадка, полученного при фильтровании, бумажный фильтр перед вкладыванием в воронку Бюхнера необходимо взвесить, затем взвесить после высушивания отфильтрованное вещество с фильтром и по разности взвешиваний определить массу осадка.

Кроме фильтрования разделение смеси жидкости и твердого вещества проводят в центрифугах. Особенно это удобно для вязких растворов.

Для получения химически чистых веществ применяют перегонку (дистилляцию) жидкости. Прибор для перегонки состоит из колбы Вюрца, холодильника и приемника. Перегоняемая жидкость должна занимать не более 2/3 объема колбы. Для облегчения кипения в колбу вносят «кипелки» (стеклянные трубочки, кусочки фарфора, пемзы и др.).

Некоторые твердые вещества — йод, сера, хлорид аммония и др., способные возгоняться (т. е. при нагревании испаряться, минуя жидкое состояние), очищают возгонкой, или сублимацией. Простейшее устройство для возгонки — стакан, поставленный на песчаную баню и накрытый круглодонной колбой с холодной водой или часовым стеклом с кусочками льда. На холодной поверхности пары конденсируются в кристаллы. Технический йод (6 частей) перед возгонкой смешивают с KI (1 часть) и СаО (2 части) и растирают.

Экстракция — извлечение вещества из раствора другим растворителем, не смешивающимся с первым растворителем. Чаще всего используют органические растворители для извлечения из водных растворов. В основе метода экстракции лежит закон распределения вещества между двумя несмешивающимися жидкостями, а также различная растворимость отдельных веществ в данном растворителе (если вещество извлекают из смеси с другими веществами). Отношение концентраций растворенного вещества в обеих жидкостях называется коэффициентом распределения.

В простейшем случае экстрагирование из раствора проводят в делительной воронке. Раствор, из которого нужно извлечь вещество, наливают в делительную воронку до половины ее и добавляют подобранный растворитель (например, диэтиловый эфир, петро- лейный эфир, бензол, бензин, гексан и др.) в объеме половины взятого раствора. Делительную воронку закрывают, одной рукой придерживают пробку, другой — кран, и воронку многократно в течение 15—20 мин перевертывают плавными движениями вверх и вниз, не допуская резкого взбалтывания содержимого, чтобы избежать образования стойких эмульсий. Периодически выравнивают давление, приоткрывая кран в тот момент, когда воронка находится в перевернутом состоянии — краном вверх. По окончании экстракции воронку на некоторое время ставят в высокий стакан или укрепляют в штативе до полного расслоения жидкостей и установления четкой границы между ними. Затем через кран сливают нижний слой жидкости в один сосуд, верхний слой через горло воронки переливают в другой. Иногда экстрагирование повторяют несколько раз. Затем растворитель отгоняют в колбе для перегонки, где и остается вещество. Экстракцию эффективнее всего проводить несколько раз малыми порциями растворителя.

Очистка вещества кристаллизацией (перекристаллизацией) из насыщенных растворов основана на неодинаковой растворимости веществ при различных температурах. При некоторой определенной температуре раствор будет насыщенным в отношении одного вещества и ненасыщенным в отношении других веществ — примесей. В то время как первое вещество станет при охлаждении выпадать в осадок, другие будут полностью находиться в растворе.

Перекристаллизация служит для удаления примесей только из кристаллических веществ. Чтобы перекристаллизовать вещество, готовят его насыщенный раствор в небольшом количестве воды (или другого растворителя), нагретой до 90—95 °С. Горячий насыщенный раствор фильтруют через воронку для горячего фильтрования с целью отделения нерастворимых частиц. Фильтрат собирают в сосуд-приемник, затем охлаждают холодной водой или льдом. При этом очищаемое вещество выкристаллизовывается, а примеси остаются в растворе, поскольку по отношению к ним он не насыщен [точнее, для них не достигнуто соответствующее произведение растворимости (ПР), после превышения которого выпадает осадок]. Кристаллы отделяют от маточного раствора фильтрованием и сушат листами фильтровальной бумаги. Для более тщательной очистки перекристаллизацию повторяют.

Высушивание веществ требует особого внимания. При высушивании на воздухе вещество распределяют тонким слоем и периодически перемешивают, для предохранения от загрязнения его накрывают листом чистой фильтровальной бумаги. Высушивание на воздухе — операция продолжительная. Его используют в том случае, если вещество негигроскопично, если его нужно получить рыхлым, сыпучим или оно разлагается при нагревании. Чаще применяют высушивание в сушильных шкафах при нагревании до 65—110 °С. Сильно гигроскопичные, расплывающиеся на воздухе вещества сушат в эксикаторе, помещая их в открытом бюксе или чашке на фарфоровый вкладыш эксикатора над веществом, энергично поглощающим влагу: кальция хлорид (СаСу, концентрированная серная кислота (Ь^С^), фосфора оксид (V) (Р2О5) и др.

Одна из разновидностей высушивания — прокаливание. Для получения точных результатов вещество до постоянной массы доводят в эксикаторе. Периодически взвешивают определенное количество вещества вместе с чашкой (тиглем), в которой оно находится. Если результат последнего взвешивания отличается от предыдущего не более чем на +0,0002 г, считается, что вещество доведено до постоянной массы.