Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Математика, химия, физика arrow АНАЛИТИЧЕСКАЯ ХИМИЯ И ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА
Посмотреть оригинал

ГРАВИМЕТРИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ

Общие положения

Гравиметрический анализ состоит в том, что «навеску» анализируемого материала переводят в раствор, осаждают нужный компонент в виде малорастворимого соединения определенного состава, отделяют осадок, освобождают его от примесей (прокаливают) и взвешивают. Зная массу осадка, вычисляют процентное содержание данного компонента в веществе. Например, при определении хлора в хлоридах анион СГ осаждают из раствора катионом Ag* и по массе полученного осадка хлорида серебра делают необходимые вычисления.

Весовое определение связано с длительным отстаиванием осадков, прокаливанием или высушиванием их и почти обязательным отделением мешающих компонентов.

Все эти обстоятельства ограничивают применение весовых методов для сложных многокомпонентных объектов. Однако, когда требуется особо точно определить состав с высокой точностью (до 0,1 отн.%), эти методы оказываются незаменимыми.

Правильность и точность анализа зависит от рационального выбора осаждаемой формы, осадителя, весовой формы и условий осаждения (концентрации растворов, кислотности, температуры, ионного состава системы и т.д.). Все указанные факторы оказывают существенное влияние на полноту осаждения и чистоту выделяющегося осадка.

В большинстве случаев осаждение целесообразно проводить при минимальном пересыщении системы. Для некоторых аморфных осадков осаждение рекомендуется вести при высоком пересыщении (быстрое сливание нагретых концентрированных растворов) с немедленным последующим разбавлением системы с осадком водой для уменьшения адсорбции примесей.

Кристаллические осадки, как правило, настаиваются в маточном растворе для «созревания» осадка в течение суток, аморфные — нет.

Дальнейшая обработка осадков сводится к промыванию их подходящей промывной жидкостью и переводу в нужную весовую форму.

Условия образования аморфных осадков. Необходимо препятствовать образованию коллоидных растворов. Для этого осаждение проводят:

  • • из горячего раствора;
  • • в присутствии электролита-коагулятора;
  • • из концентрированных растворов — концентрированным осадителем;
  • • быстро;
  • • прибавляя большой объем горячей воды (~ 100 мл) для предотвращения адсорбции примесей на поверхности осадка после осаждения;
  • • проводя фильтрование сразу, при этом используя наименее плотные фильтры, например фильтры марки «красная лента» (о марках фильтров см. далее).

Условия образования кристаллических осадков. Необходимо препятствовать образованию очень мелких кристаллов (избегать появления центров пересыщения в растворе). Осаждение надо вести:

  • • из разбавленных растворов — разбавленным осадителем;
  • • из горячих растворов;
  • • медленно, но каплям, при перемешивании (во избежание местного пересыщения);
  • • прибавляя при осаждении вещества, повышающие растворимость осадка (при осаждении BaS04 прибавлять НС1, которая повышает его растворимость, вследствие образования HS04). К концу осаждения снова понижают растворимость осадка прибавлением умеренного избытка осадителя;
  • • проводя фильтрование осадка минимум через сутки, после «созревания осадка», используя фильтры марки «синяя лента».

Возможно малое пересыщение раствора и получение крупнокристаллического осадка достигается при соблюдении условий, перечисленных в табл. 4.1.

Важнейшие операции весового анализа — осаждение, фильтрование, взвешивание.

В процессе осаждения особое внимание следует уделить условиям осаждения, выбору осаждаемой и весовой форм, а также выбору осадителя и его количества.

Таблица 4.1

Условия осаждения кристаллических и аморфных осадков

Условия осаждения

Достигаемый эффект

Осаждение кристаллических осадков

Осаждение ведут из достаточно разбавленного раствора разбавленным раствором осадителя

Выпадение осадка замедляется, что способствует образованию крупных кристаллов, уменьшается соосажденис примесей

Раствор осадителя прибавляют медленно, но каплям, при постоянном перемешивании стеклянной палочкой

Капли раствора осадителя разбавляются большим объемом анализируемого раствора, вследствие чего предотвращаются местные пересыщения; осадок увлекает меньше примесей осадителя

Осаждение ведут из подогретого исследуемого раствора горячим раствором осадителя

Из-за повышения температуры выпадение осадка замедляется, что также способствует образованию крупных кристаллов

Осаждение аморфных веществ

Осаждение ведут в присутствии подходящего электрод ита - коагулятора

Предотвращается пептизация

Осаждение ведут из нагретого раствора нагретым раствором осадителя

Предотвращается пептизация

Осаждение ведут из достаточно концентрированного раствора концентрированным раствором осадителя

Из-за небольшого объема раствора получается не слишком объемистый осадок; уменьшается адсорбция осадком примесей из раствора

Осаждаемая форма — соединение, которое осаждается из раствора при взаимодействии с соответствующим реагентом; весовая форма — соединение, которое взвешивают для получения результата анализа.

Требования к осадкам: полученные осадки прокаливают. При этом они часто меняют форму. Например:

определяют

осаждают

взвешивают

Fe

Fe(OH)3

Ре203

Са

СаС204-2Н20

СаО

Ва

BaS04

BaS04

Ni

Ni(C4H7N202)2

Ni(C4II7N202).

Требования к осаждаемой форме следующие:

  • 1) форма должна обладать малой растворимостью, т.е. иметь малое значение ПР (< 10 8);
  • 2) структура осадка должна быть крупнокристаллической, чтобы возможно было быстро фильтровать (избежать забивания пор фильтра мелкими частичками осадка).

Как уже было ранее отмечено, образование осадков происходит лишь в том случае, если произведение концентраций (активностей) ионов превысит величину произведения растворимости осаждаемого соединения при данной температуре.

Требования к весовой форме следующие:

  • 1) точное соответствие ее состава химической формуле (Fe203 «H20 —? - Fe203);
  • 2) химическая устойчивость (не поглощает углекислый газ, воду, не разлагается, не окисляется, не восстанавливается);
  • 3) желательно, чтобы содержание определяемого элемента в весовой форме было минимальным, а молекулярная масса осадка — максимальной. Так, потеря 1 мг осадка Сг2Оэ = 152) или ВаСг04 = 253,4) дает потери в пересчете на хром (в мг) 0,7 и 0,2.

Требования к осадителю следующие:

  • 1) выгодно, чтобы осадитель был летучим. Целесообразно осаждать железо — NH4OH (а не NaOH), барий — H2S04 (а не Na2S04). При прокаливании осадка избыток осадителя улетучится. Однако следует учитывать явления комплексообразования и аморфности. Так, медь нельзя осаждать NH4OH из-за склонности меди к комплексообразованию, а алюминий нельзя осаждать NaOH из-за его амфотерности;
  • 2) осадитель должен быть специфическим, т.е. осаждать только определяемый элемент. Если нет специфического осадителя, применяют маскировку мешающих ионов.

При выборе навески анализируемого материала исходят из практической целесообразности и удобства работы с осадками. Например, масса кристаллического осадка не должна превышать 0,5 г, а аморфного — 0,1—0,2 г. Это обеспечит удобство работы со стандартными воронками при фильтровании и промывании осадков.

Существует более тонкая градация выбора величины навески анализируемой пробы в зависимости от структуры осадка. Так, в зависимости от структуры осадка масса осаждаемой формы может колебаться в следующих интервалах (в г):

  • • аморфный (Fe203 wH20 и т.п.) — 0,07—0,1;
  • • кристаллический, легкий (СаС03 и т.п.) — 0,1—0,15;
  • • кристаллический, тяжелый (BaS04 и т.п.) — 0,2—0,4;
  • • кристаллический, очень тяжелый (PbS04 и т.п.) — до 0,5.

Эти примерные критерии служат основанием для оценки массы весовой формы и массы пробы, нужной для анализа.

Результаты гравиметрических определений чаще всего выражают в абсолютных величинах или в процентах к навеске вещества. Например, если в силикате определяют содержание Si02, то для вычисления пользуются формулой

так как весовой формой является определяемое вещество.

Однако чаще массу определяемого компонента непосредственно не взвешивают. Например, при определении сульфат-ионов взвешивают осадок сульфата бария. Поэтому для пересчета массы осадка в массу определяемого компонента вводят фактор пересчета F, который равен

где аЬ — целые числа, на которые умножают молярные массы, чтобы число молей в числителе и знаменателе было химически эквивалентно.

Например, если весовой формой является Mg2P207, то для пересчета в MgO следует использовать F= 2M(Mg0)/M(Mg2P207).

где g — искомая навеска, г; т — масса весовой формы, г; F — фактор пересчета; Р — содержание определяемого компонента, %.

Величину навески пробы для выполнения одного определения можно рассчитать по формуле

Пример 4.1. Определим, какую навеску стали, содержащей около 0,5% никеля, следует взять для определения никеля в виде диметилглиоксимата.

Решение. Диметилглиоксимат никеля Ni(C4H7N202)2 — мелкокристаллический осадок, внешне напоминающий аморфный, поэтому можно принять массу осаждаемой формы равной 0,1 г. Весовая и осаждаемая формы в данном случае совпадают, следовательно, т = 0,1 г, фактор пересчета равен 0,2032. Отсюда величина навески

 
Посмотреть оригинал
Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter
< Предыдущая   СОДЕРЖАНИЕ   Следующая >
 

Популярные страницы