Редуктор Джонса — это специализированный химический прибор для восстановления ионов металлов, содержащихся в водном растворе.
Для чего нужен прибор
Редуктор Джонса применяется для:
• восстановления металлов до низшей степени окисления (валентности);
• предварительного восстановления элементов перед различными экспериментами;
• приготовления растворов ванадия (II) и (IV), вольфрама (III) и (V), европия (II), железа (II), молибдена (III) и (V), ниобия (III), титана (III), хрома (II), урана (III) и (IV) и др.;
• приготовления растворов ионов, которые очень быстро окисляются на воздухе, например, хрома (II), урана (III);
• подтверждения содержания ионов металлов в исследуемой жидкости;
• вычисления концентрации содержания ионов.
Принцип работы
Принцип работы редуктора Джонса состоит в пропускании раствора, который нужно восстановить, через столб измельченного восстановителя — как правило, амальгамы цинка, кадмия, олова, свинца, висмута, а также металлического кадмия или висмута. При этом, восстановленный раствор собирается в колбе, из которой откачивается воздух или воздух заменяется нейтральным газом, например, углекислотой.
Характеристики
Редуктор Джонса состоит из длинной узкой стеклотрубки диаметром 17-22 мм и длиной 30-50 см.
• Трубку фиксируют в вертикальном положении с помощью штатива;
• Нижняя часть трубки переходит в длинный узкий сливной носик с запорным двухходовым краном, верхняя часть слегка расширена.
• Над краном в трубку устанавливают платиновую или фарфоровую сетку — основу для фильтрующего слоя.
• На сетку укладывают слой стекловаты или асбеста, чтобы защитить кран от попадания в него частиц восстановителя. Очень удобно, если вместо сетки с фильтрующим материалом используется фильтр из спеченного стекла.
• Трубку заполняют дистиллированной водой, потом засыпают измельченный твердый восстановитель и утрамбовывают, чтобы между частицами не осталось воздуха. Столбик восстановителя должен быть высотой 25-40 см. Поверх восстановителя всегда должен быть слой жидкости.
• После того, как прибор подготовлен к работе, трубку закрывают пробкой и так хранят до использования.
Перед проведение процедуры восстановления, сливной носик стеклотрубки вставляют в колбу-приемник с помощью резиновой пробки со сквозным отверстием. В качестве приемника применяют колбы с боковым отводом. Отвод соединяют или с вакуумным насосом, или с аппаратом Киппа, производящим нейтральный газ, азот или двуокись углерода. Объем приемника подбирают по потребностям.
Преимущества использования
Редуктор Джонса — достаточно прост, недорог, но при этом эффективен. Если нет возможности купить готовый прибор, его можно заказать, например, в нашем стеклодувном цехе. Все остальные принадлежности: колба, пробки, сетка и фильтр, штатив обычно есть в любой лаборатории.
В качестве восстановителя, чаще всего, используется амальгама цинка. Сделать этот реактив несложно из мелко измельченного металлического цинка и 2%-ного хлорида ртути (II).
Правила эксплуатации
Готовый редуктор Джонса с плотно утрамбованным и залитым водой восстановителем несколько раз промывают разбавленной серной или соляной кислотой. Потом собирают установку, подобрав подходящую по размеру колбу и подключив вакуумный насос.
Пропускают через редуктор 100-200 мл исходного раствора, регулируя скорость с помощью крана. Скорость подбирают опытным путем так, чтобы пройдя через стеклотрубку, ионы восстановились до требуемой степени окисления. Качество восстановления определяют титрованием.
Если жидкости больше 200 мл, редуктор снова промывают слабой кислотой и после этого продолжают процесс.
Окончив работу, восстановитель промывают водой, удаляя остатки рабочего раствора и кислоты. Сливной кран перекрывают, когда над столбиком восстановителя еще остается слой воды. После этого стеклотрубку закрывают пробкой, сливной носик споласкивают и редуктор отставляют в сторону на хранение.