4.2. Гравиметрические методы анализа

Гравиметрическим анализом называется метод количественного анализа, основанный на точном измерении массы определяемого компонента пробы, выделенного либо в элементарном виде, либо в виде соединения определенного состава.

Гравиметрия является простым и точным, хотя довольно продолжительным методом анализа. В гравиметрии определяемое вещество переводят в химически чистое состояние или превращают в весовую форму – соединение с точно известным постоянным составом, которое можно легко выделить и взвесить. Количество анализируемого вещества рассчитывают исходя из массы весовой формы и уравнения реакции, связывающей это вещество с весовой формой. Химические стандарты не требуются. Весовые методы анализа очень точны, их часто используют в сомнительных случаях в качестве контроля.

Гравиметрические методы подразделяют на методы отгонки, выделения и осаждения.

Методы отгонки основаны на отгонке компонента пробы в виде летучего соединения с последующим определением массы отогнанного вещества (прямое определение) или массы остатка (при косвенном определении). К прямым методам отгонки относится определение СО₂, выделяющегося при разложении карбонатов:

CaCO₃ + 2HCl = CO₂↑ + CaCl₂ + H₂O.

Массу СО₂ определяют по увеличению массы поглотительной трубки, заполненной асбестом, пропитанным NaOH и CaO:

CO₂ + 2NaOH = Na₂CO₃.

Примером косвенного определения является метод определения кристаллизационной воды в неорганических соединениях, например:

tº

BaCl₂∙2H₂O  BaCl₂ + 2H₂O.

При этом содержание кристаллизационной воды определяют по разности массы образца до и после прокаливания.

Методы выделения лежат в основе электрогравиметрического метода анализа, в котором определяемый компонент выделяется из раствора в результате электрохимических реакций, протекающих на электродах.

Среди гравиметрических методов анализа наиболее широко используют методы осаждения. В этих методах определяемый компонент осаждают в виде кокого-либо малорастворимого соединения. Выпавший осадок отделяют фильтрованием, тщательно промывают, прокаливают и точно взвешивают. По массе осадка и его формуле рассчитывают содержание в нем определяемого компонента. При осаждении всегда нужно брать некоторый избыток осадителя.

В гравиметрическом анализе различают осаждаемую и гравиметрическую формы. Первая – форма, в виде которой определяемое вещество осаждают из раствора при взаимодействии с соответствующим реагентом, вторая – в виде которой определяемое вещество взвешивают (ранее называлась «весовой» формой). Химические формулы осаждаемого соединения и взвешиваемого совпадают не всегда. Например, при определении сульфат-ионов путем осаждения их ионами Ba²⁺, формула осаждаемой и гравиметрической форм при соблюдении всех требуемых условий анализа одинакова:

определяемое осаждаемая гравиметрическая

вещество форма форма

В некоторых гравиметрических методах определения путем осаждения формула взвешиваемого соединения отличается от формулы осадка. Например, при определении ионов железа, осаждаемых в виде гидроксида:

определяемое осаждаемая гравиметрическая

вещество форма форма

вещество форма форма

Для получения чистых, однородных по дисперсности, возможно крупнокристаллических осадков (если вещество кристаллическое), или хорошо скоагулированных осадков (если вещество аморфное), необходимо соблюдать ряд правил.