2. Гравиметрический (весовой анализ) Сущность гравиметрического анализа, его возможности и точность. Практическое значение метода
Гравиметрический анализ основан на определении массы вещества.
Гравиметрическим (весовым) методом называют метод количественного химического анализа, основанный на точном измерении массы определяемого компонента пробы, выделенного в элементарном виде или в виде соединения известного постоянного состава.
Гравиметрический анализ является одним из универсальных методов, и используется для определения почти любого элемента.
К достоинствам метода относятся высокая точность анализа (погрешность 0,1-0,2%) и отсутствие градуировок по стандартным образцам.
К недостаткам метода можно отнести длительность определений.
Данный метод анализа применяют для определения основных компонентов пробы, в арбитражном анализе, для установления состава минералов, различных веществ, включая впервые синтезированные, состава различных композиций.
Разновидности гравиметрического анализа Форма осаждения и весовая форма
В гравиметрическом анализе существуют следующие методы:
1. метод отгонки – вещество отгоняется в виде летучего соединения;
2. метод осаждения – вещество осаждается из раствора.
Различают осаждаемую (соединение, в виде которого определяемый компонент осаждается) и весовую (соединение, в виде которого производят взвешивание) форму. Весовая форма по составу может как отличаться, так и совпадать с формой осаждения.
Пример: При определении иона Fe3+ осаждаемой формой является гидроксид Fe(OH)3. После прокаливания осадка получаем весовую форму – Fe2O3.
2Fe(OH)3
Fe2O3
+
3H2O
Требования, предъявляемые к форме осаждения и весовой форме
Требования к осаждаемой и весовой форме приведены на рисунке 1.
Рис.1 – Требования, предъявляемые к формам гравиметрического анализа
Контроль полноты осаждения
Решающее значение на полноту осаждения и свойства осадков оказывают следующие условия: концентрация осадителя; температура; концентрация посторонних солей.
Пусть,
например, ионы Pb2+
осаждаются ионами
в
виде PbSO4.
Тогда произведение растворимости (ПР)
определяется произведением концентраций
ионов Pb2+
и
:
ПР PbSO4 = [Pb2+] [ ] = 1,6·10–8
Если это произведение больше, чем 1,6·10–8, то раствор пересыщен и должно выделяться некоторое количество PbSO4. Если это произведение меньше, чем 1,6·10–8, то раствор ненасыщен и при данной температуре в нем можно растворить еще некоторое количество сульфата свинца.
Согласно правилу произведения растворимости: образование осадков происходит лишь при условии, если произведение концентраций (активностей) соответствующих ионов превысит величину произведения растворимости осаждаемого соединения при данной температуре.
Абсолютно нерастворимых в воде веществ нет, поэтому ни одно осаждение не бывает полным. Обычно осаждение считают полным, если в растворе остается масса вещества, меньшая чувствительности аналитических весов, т.е. не превышает 0,0002 г.
Произведение растворимости зависит от температуры. Эта зависимость выражается уравнением изобары реакции:
(13)
где lnK – натуральный логарифм константы равновесия K; ΔH – тепловой эффект реакции; R – универсальная газовая постоянная; T – абсолютная температура.
Процесс растворения малорастворимой соли обычно эндотермичен ΔH˃0, и с ростом температуры ПР растет. Таким образом, низкая температура является благоприятной с точки зрения полноты осаждения.
Для достижения полноты осаждения необходим избыток осадителя и нежелательны посторонние электролиты, способствующие возрастанию растворимости осадка.