Wiadomości teoretyczne:

ANALIZA GAZÓW

Analiza gazów przeprowadzana jest w oparciu o podstawowe prawa gazowe.

Metody analizy gazowej dzielą się na trzy grupy:

1. metody oparte na mierzeniu objętości wydzielanych gazów;

2. metody absorpcji gazów;

3. metody spalania gazów.

Ad a)

Do analizy potrzebne są dane takie jak:

- rodzaj substancji wydzielonej w reakcji;

- równanie reakcji chemicznej;

- objętość wydzielonego gazu;

- masa cząsteczkowa;

- warunki ciśnienia i temperatury.

Objętości gazów mierzonych nad wodą wymagają wprowadzenia poprawek na prężność pary wodnej.

Ad b)

Metody absorpcyjne w analizie gazów stosuje się do oznaczania mieszaniny

składników gazowych. Mieszaninę gazową przepuszcza się kolejno przez szereg

różnych absorbentów, przy czym temperatura i ciśnienie prowadzonego procesu

analizy powinny pozostać stałe.

Różnica objętości gazu przed i po absorpcji daje objętość gazu zaabsorbowanego

Ilości gazów wyraża się w procentach objętościowych.

Metodą tą oznacza się CO₂; CO; węglowodory nienasycone, benzen, etylen,

acetylen, wodór.

40% r-r KOH - absorpcja CO₂;

Pirogallol - absorpcja tlenu;

Amoniakalny r - r tlenku miedzi I - absorpcja CO;

Dymiący kwas siarkowy lub woda bromowa - absorpcja benzenu i węglowodorów

Koloidalny roztwór palladu - absorpcja wodoru.

Ad c)

Metody spalania w analizie gazowej polegają na spaleniu odmierzonej objętości gazu lub ich mieszaniny w nadmiarze tlenu.

Przeprowadza się to w specjalnej aparaturze za pomocą zapłonu iskrą elektryczną lub przez ogrzewanie w obecności katalizatora lub bez jego użycia.

Po ostygnięciu mierzy się zmianę objętości.

Z kolei oznacza się objętość produktów spalenia (CO₂) oraz często także nadmiar nie przereagowanego tlenu. Na podstawie uzyskanych danych: kontrakcji objętości (różnica między objętością początkową a objętością gazu pozostałego po spaleniu), następnie objętości zużytego w czasie spalania tlenu i powstałego CO₂ lub kombinacji tych pomiarów, zależnych od ilości i charakteru spalonych składników, wylicza się procentową zawartość składników w mieszaninie gazów.

Po spaleniu otrzymuje się zwykle CO₂ i H₂O jako produkty spalania gazów.

Para wodna ulega skropleniu, więc jej objętość przyjmuje się równą zeru.

Wielkość kontrakcji odniesiona do jednostki objętości spalanego gazu nosi nazwę współczynnika kontrakcji tego gazu.

Przy obliczeniach analitycznych najpierw zawsze ustalamy kontrakcję i jej współczynnik na podstawie równania reakcji chemicznej.

Przykłady obliczania współczynnika kontrakcji:

1. Spalanie tlenku węgla w tlenie

2CO + O₂ = 2CO₂ - kontrakcja wynosi:

2 + 1 - 2 = 1 to współczynnik kontrakcji wynosi 1 : 2 = 0,5.

2. Spalanie etanu w tlenie

2C₂H₆ + 7O₂ = 4CO₂ + 6H₂O

2 + 7 - 4 = 5 to współczynnik kontrakcji wynosi 5 : 2 = 2,5.

3. Spalanie mieszaniny wodoru i metanu

2H₂ + O₂ = 2H₂O

2 + 1 - 0 = 3 to współczynnik kontrakcji dla wodoru wynosi 3 : 2 = 1,5

CH₄ + 2O₂ = CO₂ + 2H₂O

1 + 2 - 1 = 2 to współczynnik kontrakcji dla metanu wynosi 2 : 1 = 2

Dalej rozwiązujemy układ dwóch równań z dwoma niewiadomymi i wyznaczamy skład procentowy mieszaniny.

Jeżeli spalanie przeprowadzamy w powietrzu to musimy pamiętać, że powietrze zawiera 20,95 % objętościowych tlenu.

---