Почву, растертую в пудру в агатовой или яшмовой ступке, отвешивают на аналитических весах в количестве около 1 г в чистом предварительно взвешенном платиновом тигле.
На технических весах отвешивают на глянцевой бумаге 5 г растертой безводной х. ч. соды или смеси углекислых солей калия и натрия. Такую же навеску плавня берут для контрольного опыта на чистоту реактивов.
Часть плавня (около 1 г) оставляют для покрытия смеси, а остальную массу тщательно смешивают с навеской почвы следующим образом. Небольшие порции плавня стеклянной лопаточкой или маленьким шпателем переносят в платиновый тигель с навеской почвы и каждую новую порцию его хорошо перемешивают с почвой. Когда весь плавень, предназначенный для смешивания, будет использован, вытирают лопаточку о плавень, оставленный для покрышки, и покрывают этим чистым плавнем смесь в тигле, равномерно распределяя его по поверхности смеси. Уплотняют содержимое постукиванием тигля по чистой поверхности стола. Смесь почвы с плавнем должна занимать не больше половины объема тигля. Тигель закрывают платиновой крышкой и помещают в холодную муфельную или тигельную печь, на дно которой кладут асбест. Включают электрический ток и нагревают смесь до полного плавления, на что требуется примерно 1,5-2 часа с момента начала нагрева муфельной печи.
При постепенном повышении температуры происходит умеренное выделение паров воды и СO2, образующихся при сжигании органических веществ почвы. Плавление начинается около 800°С, заканчивается при 1000°С и сопровождается обильным выделением СO2, вследствие чего сплавляемая масса поднимается кверху. Под конец плавления выделение пузырьков СO2 прекращается, и жидкая масса на дне тигля переливается слабыми струйками. Если температура печи недостаточна для доведения содержимого тигля до жидкого состояния, сплавление заканчивают нагреванием в бесцветном окислительном пламени паяльной горелки.
По окончании плавления вынимают раскаленный тигель из печи щипцами с платиновыми наконечниками и ставят на чистый лист асбеста около муфеля. Закрывают тигель крышкой и оставляют на 5-6 мин. для охлаждения. Затем тигель снова ставят в накаленную печь, но держат его в ней не более 1 мин., чтобы расплавить застывшую массу только у стенок тигля. Такое кратковременное нагревание и охлаждение повторяют еще два раза и после этого приступают к извлечению сплава.
Извлекают сплав из тигля следующим образом. Вытирают полотенцем дно и наружные стенки тигля и ставят его в чистую фарфоровую чашку диаметром 12 см. Обмывают крышку над тиглем горячей водой так, чтобы покрыть сплав небольшим слоем воды. После 2-3-минутного стояния отделяют сплав от стенок тигля круговым движением стеклянного пестика. Низко наклоняют тигель над чашкой и осторожно, чтобы не разбрызгать жидкость, выливают в нее по пестику содержимое тигля.
Если сплав не выпадет из тигля, его снова обрабатывают горячей водой и снова стараются отделить от стенок с помощью стеклянного пестика. Такую обработку повторяют до тех пор, пока весь сплав не будет перенесен в фарфоровую чашку полностью.
При обработке сплава водой происходит разложение натриевой соли метакремневой кислоты с выделением белого геля по уравнению: Na2SiO3 + 2H2O=H2SiO3 + 2NaOH; H2SiO3 — SiO2 * nH20.
При выщелачивании сплава воду в тигель приливают небольшими порциями, чтобы раствор в чашке занимал не больше половины ее объема, так как малый объем жидкости ускорит последующий процесс выпаривания. Остатки сплава на стенках тигля отделяют стеклянным пестиком и присоединяют к раствору в фарфоровой чашке.
После того как сплав полностью перенесен в фарфоровую чашку, приступают к разложению его соляной кислотой. Поскольку при взаимодействии углекислых солей с кислотой происходит бурное выделение С02, сопровождаемое разбрызгиванием раствора, эту операцию необходимо проводить в чашке, закрытой стеклом, чтобы избежать потерь.
Закрывают чашку покровным стеклом (выпуклой стороной внутрь чашки) и, слегка приподнимая его с одной стороны, осторожно приливают по стенке 20 мл HCl уд. в. 1,19. Разложение кислотой необходимо для перевода карбонатов в более растворимые хлориды. Избыток кислоты создает большую кислотность среды, которая способствует полному выделению кремнекислоты из раствора.
Размешивая раствор под стеклом пестиком, следят за изменением окраски содержимого чашки: по мере переходя карбонатов в хлориды раствор становится желтым (от хлорида железа), что служит показателем его кислой реакции.
Чтобы освободить тигль от остатков сплава, его обмывают несколько раз 20 %-ным раствором соляной кислоты, который сливают в ту же чашку.
Если разложение сплава идет медленно, рекомендуется поставить чашку на водяную баню и тем ускорить процесс растворения. Время от времени комочки следует раздавливать стеклянным пестиком, который с этого момента должен все время оставаться в чашке. Так как при раздавливании комочков сплава выделяется СO2, чашка должна быть прикрыта стеклом, защищающим раствор от разбрызгивания.
Изменение окраски раствора и прекращение выделения пузырьков газа служит признаком полного разложения углекислых солей. После этого снимают покровное стекло, обмывают его над чашкой дистиллированной водой и выпаривают раствор на водяной бане.
В сухом остатке в первую очередь определяют кремневую кислоту.
Реактивы
1. Безводная х. ч. сода Na2CO3 или смесь углекислых солей калия и натрия KNaCO3. Тот и другой плавень должен быть проверен на содержание примесей специальной пробой или контрольным опытом.
2. Х. ч. HCl уд. в. 1,19 кг/л, проверенная на содержание железа.
Если сплав плохо отделяется от стенок тигля, его растворяют в тигле разведенной соляной кислотой. Следует, однако, иметь в виду, что нельзя приливать НСl в платиновый тигель в том случае, если сплав сильно окрашен в зеленый цвет. Зеленая окраска сплава обусловлена содержанием в нем манганатов. При их взаимодействии с соляной кислотой выделяется свободный хлор, который растворяет платину вследствие образования растворимой платинохлористоводородной кислоты. Поэтому растворять интенсивно зеленый сплав в платиновом тигле следует не соляной, а азотной кислотой.
Испытание на содержание железа проводят следующим образом: 1-2 мл НС1 уд. в. 1,19 кг/л разбавляют 5 мл дистиллированной воды и прибавляют 1 мл 10 %-ного раствора роданида (NH4CNS или KCNS). Красная или розовая окраска свидетельствуют о присутствии железа.
В случае загрязнения кислоты железом ее очищают перегонкой. Прибор для перегонки концентрированной кислоты должен быть изготовлен с пришлифованной стеклянной пробкой. При нагревании крепкой соляной кислоты сначала отгоняется НСl с небольшим количеством воды, а при 110° — перегоняется смесь, в которой преобладает вода.
Так как крепкая НСl при перегонке сильно «дымит», предпочитают перегонять разбавленную НСl, приливая к концентрированной кислоте равный объем дистиллированной воды. В этом случае сначала перегоняется преимущественно вода, а при 100° — смесь воды и кислоты.
Разбавленную соляную кислоту можно перегонять в колбе с корковой (но не каучуковой!) пробкой, но и в этом случае лучше пользоваться прибором на шлифах. Колба должна быть изготовлена из термостойкого стекла. Для равномерного кипения в нее бросают стеклянные капилляры, запаянные с одного конца.
Колбу наполняют кислотой не больше, как на % ее объема. Для связывания H2SO4 к перегоняемой кислоте прибавляют х. ч. NaCl в количестве 0,5 г на литр. По мере отгонки в колбу приливают новые порции кислоты, следя за тем, чтобы в колбе не оставалось слишком мало жидкости: температура загрязняющих остатков повышается, и начинают перегоняться примеси.
Концентрация НСl в полученной кислоте не превышает 20-23 %. Если требуется иметь кислоту с большим содержанием НСl, ее насыщают хлористым водородом, получаемым в результате взаимодействия H2SO4 с NaCl. Стеклянные трубки прибора должны быть соединены. Содержание HCI определяют по ее удельному весу.
3. 20 %-ный раствор НСl, проверенный на содержание железа.