Гравиметрический метод анализа

Сущность и виды гравиметрического анализа. Виды осадка (аморфный и кристаллический). Формы осадка осаждаемая и весовая, требования к ним и к осадителю. Загрязнение осадка, его причины и механизм. Роль соосаждения в анализе.

Весовой анализ (гравиметрия)

Гравиметрическим анализом называют метод количествен­ного химического анализа, основанный на точном измерении массы определяемого вещества или его составных частей, выделяемых в виде соединений точно известного постоянного состава. Гравиметрические определения можно разделить на три группы:

• методы осаждения,

• отгонки,

• выделения

• термогравиметрия.

Методы осаждения основаны на осаждении определяемого компонента в виде малорастворимого химического соеди­нения, фильтровании, прокаливании (или высушивании) до постоянной массы и последующем определении массы по­лученного вещества. При этом различают осаждаемую фор­му (ОФ) — форму, в виде которой определяемое вещество осаждают, и гравиметрическую форму (ГФ) — форму, в виде которой определяемое вещество взвешивают. Гравиметри­ческая форма может совпадать с осаждаемой формой, на­пример:

или отличаться от нее:

Методы отгонки основаны на отгонке определяемого компонента в виде летучего соединения с последующим опре­делением массы отогнанного вещества (прямое определение) или массы остатка (косвенное определение). Например, пря­мое определение CO₂ выделяющегося при кислотном разло­жении карбонатов:

CaCO₃ CO₂+Ca²⁺+H₂O

CO₂+2NaOHNa₂CO₃+H₂O

Массу диоксида углерода определяют по увеличению мас­сы поглотительной трубки, заполненной асбестом, пропитан­ным NaOH и CaO. Примером косвенного определения может служить метод определения кристаллизационной воды в не­органических соединениях:

BaCl₂·2H₂O BaCl₂+2H₂O

Содержание кристаллизационной воды определяют по раз­ности массы образца до и после прокаливания.

Методы выделения основаны на количественном выделе­нии определяемого компонента из анализируемого раствора путем химической реакции с последующим определением массы выделенного вещества. Этот принцип положен в осно­ву электрогравиметрического метода анализа, в котором определяемый компонент выделяется из раствора в резуль­тате электрохимических реакций, протекающих на электро­дах. Среди гравиметрических методов анализа наиболее широко применяют метод осаждения, который и будет рас­смотрен в следующих разделах.

Термогравиметрия. Выполнение большинства операций весового анали­за (фильтрование, высушивание и прокаливание осадка, доведение его до постоянной массы) отнимает очень много времени.

Однако с помощью термовесов, сконструированных К.Дювалем, удается значительно ускорить определение. В этом приборе можно нагревать твердые вещества до температуры приблизительно 1000°С и наблюдать, как изменяется их масса. При этом прибор автоматически вычерчивает на бумаге кривую из­менения массы вещества. Получающаяся ступенчатая кривая характеризует изменение массы осадка в процессе повышения температуры и даже позволя­ет судить о химических превращениях веществ.

Например, такая кривая показывает, что кристаллогидрат оксалата каль­ция СаС₂О₄•Н₂О устойчив лишь при температуре не выше 100°С. При повы­шении температуры до 226°С он разрушается с образованием безводной соли СаС₂О₄. Последняя при 420°С разлагается с получением карбоната кальция СаСО₃. Далее при 660^о С начинается распад карбоната на окись кальция и углекислый газ. Этот процесс заканчивается при температуре 840°С.

При изучении подобных превращений термогравиметрии отдается пред­почтение перед другими методами.

Весовым методом определяют, кроме того, кристаллизационную воду в солях, гигроскопическую воду в почве, удобрениях, расти­тельном материале.

В ходе весового определения различают следующие операции:

1) отбор средней пробы вещества и подготовка ее к анализу;

2) взя­тие навески;

3) растворение;

4) осаждение определяемого элемен­та (с пробой на полноту осаждения);

5) фильтрование;

6) промы­вание осадка (с пробой на полноту промывания);

7) высушивание и прокаливание осадка;

8) взвешивание;

9) вычисление результатов анализа.

Успешное выполнение весового определения требует, помимо теоретических знаний, хорошего владения техникой отдельных операций.