Взятие точной навески вещества для количественного анализа

Как слишком большие, так и слишком малые навески неудобны. При слишком большой навеске получится много осадка и его будет трудно хорошо промыть. При слишком малой навеске будут ошибки при взвешивании и других операциях. В итоге результаты будут малодостоверны.

Опытом установлено, что при полумикроанализе оптимальное количество гравиметрической формы в случае кристаллических осадков составляет ~ 0,5 г, а в случае аморфных осадков ~ 0,1 - 0,3 г.

Обычно заранее известен состав анализируемого вещества и примерное содержание в нем определяемого компонента. Поэтому вычисляют наиболее выгодную величину навески.

Например. Какую навеску квасцов ( двойной соли ) KAl(SO₄)₂ *12 H₂O следует взять для осаждения алюминия ( Al ³⁺ ) виде аморфного объемистого осадка Al (OH )₃ и определения Al в виде гравиметрической формы Al₂O₃?

Так как Al³⁺ осаждается в виде аморфного объемистого осадка Al (OH)₃, то исходить следует из 0,1 г гравиметрической формы. Составим пропорцию:

Из 2 моль KAl (SO₄)₂ 12 H₂O образуется 1 моль Al₂O₃

Вычислим молярные массы веществ:

474 г/моль 102 г / моль

Согласно пропорции:

( 2 х 474 ) г KAl (SO₄)₂ 12 H₂O образуют 102 г Al₂O₃

X г KAl (SO₄)₂ 12 H₂O - 0,1 г Al₂O₃, отсюда

X = 2 x 474 x 0,1 / 102 = 0,923 г .

Следовательно, необходимо взять навеску этой двойной соли, равную 0,923 г.

Не имеет смысла пытаться взять именно это количество вещества. Но само взвешивание следует провести точно.

Техника взятия навески

Первый способ

Сначала точно взвешивают пустое часовое стекло ( или бюкс ) и записывают его массу

( m₀ ). Затем помещают на него нужное количество анализируемого вещества и точно взвешивают с веществом, записывают эту массу ( m ₁ ). Разность двух взвешиваний дает величину навески ( q ) :

q = m ₁ - m ₀, г

После взвешивания вещество осторожно пересыпают в стакан ( или другую емкость ), где будут растворять навеску. Смывают остатки вещества в стакан, чтобы количественно перенести все взвешенное вещество.

Второй способ

На предварительно взвешенное часовое стекло помещается рассчитанная навеска анализируемого вещества, точно взвешивается и записывается масса навески с часовым стеклом

( m ₁ ). Затем навеску высыпают в стакан, где будет растворение ее, и взвешивают стекло с остатками вещества, записывают эту массу ( m ₂ ). По разности этих двух взвешиваний находят взятую навеску:

q = m ₁ - m₂

Этот второй способ взятия навески более удобен.

Осаждение определяемого компонента из раствора

При осаждении выделяют следующие аналитические формы :

Определяемая форма + Осадитель = Осаждаемая форма Гравиметрическая форма

(весовая)

Например:

Ba²⁺ H₂SO₄ BaSO₄ BaSO₄

Ag¹⁺ HCl AgCl AgCl

Fe³⁺ NH₃ H₂O Fe (OH)₃ Fe₂O₃

Ca²⁺ (NH₄)₂C₂O₄ CaC₂O₄*H₂O CaO

Требования к осадку ( осаждаемой форме )

Осадок должен быть практически нерастворим ( или мало растворим ), чтобы осаждение было количественным и полным.

Для уменьшения растворимости осадка обычно применяют избыток осадителя, создают определенное значение рН, добавляют органические растворители ( спирт и др. ), в которых данный осадок растворим меньше, чем в воде.

Осадок должен быть чистым и иметь постоянный состав ( точную формулу ), получаться в форме, удобной для отделения его от раствора фильтрованием.

Условия осаждения

При осаждении выбирается специфический осадитель, который осаждает определяемый компонент и не осаждает другие. Например, Pb ²⁺ можно осадить в виде следующих малорастворимых соединений

ПР (К _sp )

PbCO₃ 1 * 10^-14

PbCrO₄ 1 * 10^-14

PbSO₄ 1 * 10^-8

Для осаждения Pb²⁺ в отсутствии мешающих ионов лучше выбрать карбонат (NH₄)₂CO₃ или хромат ( NH₄)₂ CrO₄ качестве осадителя, так как растворимость карбоната и хромата свинца меньше, чем сульфата свинца. Однако, в сплавах вместе с свинцом встречаются медь и висмут, которые дают малорастворимые карбонаты и хроматы. Поэтому в этих условиях наиболее специфическим реагентом - осадителем будет сульфат -ион SO₄^2-, осаждая PbSO₄, и оставляя в растворе медь и висмут. Таким образом, специфичность реакции осаждения достигается выбором осадителя в условиях проведения опыта.

При выборе осадителя следует остановиться на летучих веществах, чтобы они легко удалялись при последующих операциях ( промывании осадка , высушивании, прокаливании).

Осадок образуется и выпадает, когда произведение концентраций ( активностей ) его ионов в степени соответствующих коэффициентов будет выше его величины произведения растворимости. Например:

[ Fe³⁺] [ OH^- ]³ > ПР ( Fe (OH)₃ )

При этом осаждение длится до тех пор, пока произведение концентраций ионов в растворе над осадком не будет равно ПР этого малорастворимого соединения при данной температуре. Следовательно, ни одно осаждение не бывает полным. Для полноты осаждения нужно взять нелетучего осадителя осадителя в 1,5 раза, а летучего в 2 - 3 раза больше рассчитанного количества по уравнению реакции.

Процесс осаждения проводят при определенной концентрации ионов водорода в растворе.

В начале осаждения нужно увеличить растворимость для получения более крупнозернистого осадка. Поэтому во многих случаях анализируемый раствор сначала подкисляют так, чтобы при введении осадителя осадок выпал не сразу. Затем постепенно уменьшают концентрацию ионов водорода, прибавляя к раствору раствор аммиака, ацетат натрия и т.п. Так осаждают гидроксид железа (III) Fe (OH)₃, магний-аммоний фосфат MgNH₄PO₄, диметилглиоксимат никеля Ni ( C₈ N₄ O₄ H ₁₄ ) и др. Подкисление необходимо для подавления гидролиза.

Определенная температура раствора при осаждении

Лучше проводить осаждение из горячих растворов. При нагревании получаются более крупные кристаллы ( зерна ), которые легко фильтруются. При нагревании скорость реакции увеличивается и взаимодействие идет быстрее.