§ 111. Переведення осаду у вагову форму

Щоб мати остаточний результат аналізу гравіметричним методом, осад перед зважуванням переводять у сполуку певного складу — вагову форму. Склад вагової форми залежить від характеру осаду. Так, для переведення осаду сульфату свинцю у вагову форму PbS0₄ досить позбутись лише тієї води, яка залишилася в осаді в результаті промивання. Цю воду легко ви­даляють висушуванням.

Крім цієї води, в осаді часто буває хімічно зв'язана вода (наприклад, в осадах Fe (OH)₃₎ H₂Si0₃ та Інших сполук). Склад таких осадів точно не відповідає наведеним вище формулам. Залежно від умов осадження вони містять різну кількість води, і їх формули правильніше було б писати у виг-

352

ляді Fe₂0₃ • /;HoO, Si0₂ • яН₂0 тощо. Тільки при прожарюванні такі осади втрачають усю воду й утворюють сполуки цілком певного складу, а саме: Fe₂0₃, Si0₂ тощо. Отже, зважують часто якусь іншу сполуку, а не ту, яка утворилася при осадженні.

Якщо дійсний склад утвореної при осадженні важкорозчинної сполуки не відповідає певній хімічній формулі, то вагова форма утворюється тільки від прожарювання осаду. Важкорозчинні осади цілком певного хімічного складу іноді можна зважувати безпосередньо після висушування, бо склад осаду збігається з хімічним складом вагової форми. Нижче описано способи переведення осаду у вагову форму.

Висушування осадів без нагрівання. Переведення деяких осадів у вагову форму зводиться до видалення води, яка залишилася в результаті проми­вання. Такі осади можна досить швидко висушити без нагрівання. Для цього осад фільтрують за допомогою вакууму через фільтруючий тигель, проми­вають спиртом, потім ефіром і просмоктують повітря, щоб видалити ефір. Таким способом можна визначити калій у вигляді K₂Ag [Co (N0₂)_e], натрій у вигляді NaZn(U0₂)₃ • (СН₃СОО)₉ • 6Н₂0, свинець у вигляді PbS0₄ тощо. Слід тільки мати на увазі, що спирт і ефір легко можуть зайнятися, а при просмоктуванні повітря часто утворюються вибухові суміші. Тому цей спо­сіб має певні обмеження, особливо при масових аналізах. Крім того, відомо, що вода, яка залишається в тріщинах і капілярних порах кристалів, не ви­мивається спиртом; її можна видалити тільки при нагріванні.

Висушування осаду при слабкому нагріванні. Цей спосіб утворення ва­гової форми полягає в тому, що воду видаляють, висушуючи осад при тем­пературі 100—110°С. Висушування при такому нагріванні застосовується для описаних вище осадів типу PbS0₄, NaZn (U0₂)₃ • (CH₃000)₉ • 6H₂0, при визначенні фосфору у вигляді осаду амонійної солі фосфорномолібденової гетеропол і кислоти, для осадів металів, добутих електролітичним способом, тощо. Цей спосіб, як і попередній, має ряд переваг. Маса висушеного осаду звичайно перевищує масу продукту, який утворюється при прожарюванні, і тому відносна помилка при зважуванні менша. Наприклад, при визначенні кальцію у вигляді оксалату склад осаду після висушування відповідає фор­мулі СаС₂0₄. Водночас вагова форма після прожарювання оксалату кальцію характеризується формулою СаО:

СаС₂0₄ -> СаО + СО + С0₂.

Проте слід зазначити, що можливості утворення вагової форми вису­шуванням досить обмежені. При промиванні осаду повинні бути видалені всі речовини, які не видаляються при температурі 100—110° С. Так, при визначенні кальцію у вигляді оксалату не можна промивати осад розчином оксалату амонію. Крім того, фільтрувати треба через фільтруючі тиглі під вакуумом.

Прожарювання осадів. Найбільш універсальний спосіб утворення ваго­вої форми — прожарювання. Температура і час прожарювання залежать від властивостей осаду.

12 1-1946

353

Для повного переведення у вагову форму осад прожарюють до сталої маси, тобто доти, пока маса осаду перестане змінюватись. Звичайно тигель з осадом прожарюють протягом 20—ЗО хв і після охолодження зважують. Потім знову прожарюють хвилин 15—20 і знову зважують. Якщо маса при повторному зважуванні змінилася не більше як на 0,0002—0,0003 г, то можна вважати, що сталості маси досягнуто. У противному разі прожарювання і зважування повторюють ще.

Температура прожарювання осаду залежить від складу вагової форми. Осади, хімічний склад яких збігається із складом вагової форми, прожарю­ють при порівняно невисокій температурі. Наприклад, склад сульфату барію і сульфату свинцю не змінюється при переході їх у вагову форму. Такі осади треба прожарювати тільки для спалювання фільтра і видалення води, яка залишилася на поверхні осаду, а також води, що проникла в тріщини кристалів. Для цього досить нагріти осад до 300—600° С. Прожарювання таких осадів при високій температурі може призвести до термічної дисоціа­ції речовини. Наприклад, сульфат барію може при цьому частково термічно розкластись за рівнянням BaS0₄ = ВаО + S0₃, а сульфат свинцю — за рів­нянням PbS0₄ = PbO -f S0₃. Внаслідок вилучення S0₃ результат аналізу буде неправильний.

Коли склад вагової форми відрізняється від складу осаду, тобто коли при нагріванні хімічний склад осаду змінюється, осади треба прожарювати при високій температурі (1000—1100° С). Як приклад можна назвати такі осади, як гідроксид заліза, гідроксид алюмінію, оксалат кальцію, магній-амоній-фосфат тощо. Щоб перевести перелічені сполуки у відповідні вагові форми (FeaOg, A1₂0₃, CaO, Mg₂P₂0₇), потрібна висока температура.

Побічні процеси при прожарюванні. Крім термічної дисоціації, під час прожарювання осадів можуть відбутися й інші побічні процеси, які також впливають на точність результатів. Головні з них такі: відновлення речовини осаду і втрати у зв'язку з леткістю.

Відновлення при прожарюванні може статися в результаті дії відновної атмосфери полум'я пальника, а також продуктів неповного спалювання фільтра. З цих причин, наприклад, сульфат барію частково переходить у сульфід барію, Fe₂0₃ помітно відновлюється до FeO. Тому спочатку, поки вуглець фільтра не згорить, треба тримати тигель відкритим, у похилому стані і нагрівати його збоку, щоб доступ повітря був кращий. Застосовують і інші заходи. Так, тривалим прожарюванням при доступі повітря FeO знову окислюють до Fe₂0₃. Часто для переведення FeO у Fe₂0₃ тигель з осадом охолоджують, вносять туди кілька краплин азотної кислоти і дуже обережно нагрівають. Поступово нагрівання підвищують і прожарюють осад до ста­лої маси.

При визначенні сульфату барію осад нагрівають доти, поки фільтр не згорить. Потім тигель охолоджують, вносять в нього кілька кристаликів нітрату амонію, накривають кришкою і обережно нагрівають. Іноді осад спочатку переносять у тигель, а фільтр спалюють над осадом окремо.

Щоб уникнути помилок, зв'язаних з термічною дисоціацією, наприклад при прожарюванні сульфату барію, тигель охолоджують і добавляють кілька

354

крапель сірчаної кислоти. Спочатку нагрівають обережно, а потім прожа­рюють до сталої маси.

При прожарюванні помітно летких сполук, наприклад оксиду молібдену (VI), оксиду BO.'ii>(})p;iMy(VI) тощо, треба стежити за температурою, щоб вона не досягла тієї величніш, при я к і і і ці речовини починають звітрюватись.

Гігроскопічність осаду. Часто причиною неправильних результатів аналізу є гігроскопічність осадів після прожарювання. Тому перед зважу­ванням тиглі з осадами вміщують для охолодження в ексикатор з відповідною впсушувальною речовиною (хлоридом кальцію, концентрованою сірчаною кислотою, фосфорним ангідридом тощо). Ці речовини поглинають велику кількість вологи.

Проте є такі осади, як, наприклад, оксид алюмінію, оксид кальцію та ін., які після прожарювання поглинають вологи більше, ніж хлорид кальцію. Звичайно повітря в ексикаторі сухіше, ніж у лабораторії. Тому за короткий час маса цпх осадів в ексикаторі з хлоридом кальцію мало збільшується. Але при тривалому стоянні вони спочатку поглинають вологу з повітря, яке є в ексикаторі. Потім висушене повітря віднімає вологу від хлориду кальцію, що міститься в ексикаторі. Тому залишати такі осади на довгий час над хло­ридом кальцію недоцільно. Саме це часто стає причиною неправильних ре­зультатів аналізу. Для дуже гігроскопічних осадів краще застосовувати інші речовини для ексикаторів, наприклад свіжопрожарений мармур (або вапно) чи прожарений і добре розтертий сульфат кальцію.

Дуже гігроскопічні осади слід зважувати в тиглях із закритими кришка­ми (щоб був менший доступ повітря). Такі осади прожарюють і зважують не менш як 2 рази. Щоб прискорити повторне зважування, доцільно раніше покласти на шальку терезів важки, які відповідають першій вазі, потім тигель з ексикатора перенести на другу шальку терезів. Цей прийом забез печує швидке зважування. За такий короткий час осад не встигає збільшити свою масу через гігроскопічність.

Розділ. 17. АНАЛІТИЧНІ ТЕРЕЗИ І ЗВАЖУВАННЯ