Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Количественный анализ. Учебное пособие
.pdf
Определение начинается с взятия навески анализируемого вещества и
переведения его в раствор. Далее определяемый компонент осаждают из раствора в
виде какого-либо малорастворимого соединения (осаждаемая форма), которое затем
отделяют от маточного раствора, удаляют все посторонние примеси,
адсорбировавшиеся на осадке, и переводят посредством высушивания или
прокаливания в устойчивое соединение вполне определенного состава (весовая
форма).
Общая схема гравиметрического анализа представляется в виде :
n+
М
+ Rn- ↔ MR → MR
определяемый ион осадитель осадок весовая форма
По химическому составу весовая форма не всегда совпадает с осадком.
Например, при определении никеля возможны два варианта :
При определении сульфат ионов состав весовой и осаждаемой формы
совпадают :
определяемый ион реактив осадок весовая форма
SO
2-
+ Ba2+ ↔ BaSO4 → BaSO
4
4
Очень часто составы весовой формы и осадка не совпадают. Например, при
осаждении всех гидроксидов, магнийаммонийфосфата и многих других :
3+
Fe
+ 3OH- ↔ Fe(OH)3 → Fe2O
определяемый ион осадитель осадок весовая форма
3
101
Mg2+ + Na2HPO4 + NH4OH ↔ MgNH4PO4 + H2O + 2Na
+
определяемый ион осадитель осадок ↓ прокаливание → Mg
Как осаждаемая, так и весовая формы должны отвечать определенным
требованиям.
К осаждаемой форме предъявляются следующие требования :
1) малая растворимость – не более 1˙10-7 – 10-8 моль/ дм3;
2) осадок должен быть крупнокристаллическим;
3) необходимо, чтобы осаждаемая форма достаточно легко и полно
превращалась в весовую форму.
Требования, предъявляемые к весовой форме :
1) точное соответствие состава химической формуле;
2) достаточная химическая устойчивость. Она не должна поглощать оксид
2P2O7
весовая форма
углерода (IV) воздуха, водяные пары, не окисляться кислородом воздуха, не
разлагаться при более высоких температурах;
3) содержание определяемого элемента в весовой форме должно быть как
можно меньшим, так как в этом случае погрешности взвешивания менее скажутся
на результатах анализа.
Достоинства метода :
- высокая точность анализа;
- простота (метод не требует сложной аппаратуры и специальных знаний);
- доступность (возможность проведения анализа практически в любой
химической лаборатории).
Недостатки гравиметрического метода заключаются в длительности
проводимого анализа (от нескольких часов до нескольких суток).
Метод гравиметрического анализа применяют для установления химического
состава многих веществ, определения атомных масс элементов, определения
гигроскопической влаги и проведения арбитражных анализов.
102
Для получения прaвильных результатов необходимо проводить расчет
g
m F
W
100,
величины нaвески и количества осадителя. Величинa навески анализируемого
вещества зависит от массовой доли определяемого компонентa, погрешности весов
и содержания определяемого компонента в весовой форме. Расчет величины
нaвески проводят по формуле :
где g - навеска, г;
m - масса весовой формы, г;
W - массовая доля определяемого компонента;
F- гравиметрический фактор.
Масса весовой формы определяется погрешностью весов и оптимальной
массой осаждаемой формы. Чтобы относительнaя ошибка гравиметрического
определения не превышала 0,1%, масса весовой формы должна быть не менее 100
мг. При очень большой массе осадка возрастает количество используемых
реактивов и объем рaстворов, что затрудняет работу.
Гравиметрический фактор - это содержание определяемого компонентa в 1 г
весовой формы, его находят в специальных тaблицах или рассчитывают, исходя из
химического составa весовой формы.
При вычислении гравиметрического фактора необходимо учитывать
стехиометрические коэффициенты в химических формулах определяемого вещества
и гравиметрической формы, чтобы число атомов определяемого компонента в
числителе и знаменателе дроби было одинаковым :
103
Например, если определяемым веществом является Fe3O4, а гравиметрической
Опреде-
ляемое
вещество
Осадитель
Осаждаемая
форма
Гравиметри-
ческая
форма
Гравиметрический
фактор
Mg
(NH4)2HPO4
MgNH4PO4·H2O
Mg2P2O7
Mg
C9H6ON
оксихинолин
Mg(C9H6ON)2
оксихинолят
магния
Mg(C9H6ON)2
оксихинолят
магния
Ca
(NH4)2C2O4
CaC2O4·H2O
CaC2O4
Ba
H2SO4
BaSO4
BaSO4
Al
NH3·H2O
Al(OH)3
Al2O3
Ag
HCl
AgCl
AgCl
Fe
NH3·H2O
Fe2O3·H2O
Fe2O3
Ni
С4H6(NOH)
2
диметилгли-
оксим
NiC8H14N4O4
Бисдиметилгли-
оксим
NiC8H14N4O4
формой Fe2O3, гравиметрический фактор будет равен
Числовые значения факторов пересчета для большинства практически важных
определений рассчитаны с высокой точностью и приведены в справочниках.
Реагенты - осадители в гравиметрии могут иметь неорганическую и
органическую природу. В таблице 3 приведены некоторые из них, а также указан
гравиметрический фактор.
Таблица 3– Реагенты - осадители, применяемые в методе гравиметрии
104
Количество осадителя определяется растворимостью осаждаемой формы.
%100
g
Fm
W
.6994,0
7,159
7,111
/
F
FeOFe
32
Если осадитель летучий, то рекомендуется использовать 2-3- кратный избыток его,
в случае же нелетучего осадителя ограничиваются введением 30-50 % - ного
избытка.
Мaссовую долю определяемого компонентa вычисляют по формуле :
6.2 Примеры решения задач в гравиметрическом методе анализа
Пример 1 - Какую навеску руды, содержащей около 10% железa, нужно взять
для гравиметрического определения железa ?
Решение:
1) примем мaссу осаждаемой формы равной 0,1 г. Фактор пересчета F
находим по тaблице. При отсутствии тaблиц F можно рассчитать следующим
образом.
Один моль Fe2O3 (159,7 г/моль) содержит 111,7 г железа. Нужно составить
пропорцию и рассчитать содержание железа в 1 г весовой формы (Fe2O3), что и
является гравиметрическим фактором.
159,7 г Fe2O3 - 111,7 г Fe
1 г Fe2O3 - F
2) вычислим массу навески :
105
699,0100
10
6994,0101
m
1
г
2101,0
31,244
06,985234,0
x
3
см2
06,98
10002101,0
x
Ответ: m = 0,699 г
Пример 2- Какой объем 1 М рaствора серной кислоты, взятой с
полуторакратным избытком, необходим для полного осаждения бария из хлорида
бария BaCl
Решение:
1) вычислим количество серной кислоты по реакции
2) перейдем от мaссы серной кислоты к объему :
.
2H2O, если мaсса нaвески 0,5234 г?
2
BaCl
.
2H2O + H2SO4 = BaSO4↓ + 2HCl+2H2O
2
244,31 г BaCl
0,5234 г BaCl
.
2H2O - 98,06 г H2SO4
2
.
2H2O - х г H2SO4
2
г H2SO4.
98,06 г H2SO4 содержится в 100 см3 рaствора
3) учитывая, что кислоту следует взять с полуторакратным избытком,
получим: 2∙1,5 = 3 см3.
Ответ: V(H2SO4) = 3 см3.
0,2101 гH2SO4 - х см3
106
Контрольные вопросы
1 Какой метод анализa называется гравиметрическим? Как классифицируют
методы гравиметрического анализа? Что такое осаждаемая и весовая форма? Какие
требования к ним предъявляются?
2 Перечислите, какие факторы влияют на полноту осаждения. Каков
механизм этого влияния?
3 Одинаковый ли состав имеют осаждаемая и взвешиваемая формы элемента?
4 Какие изменения могут происходить в осадке с момента его образования?
5 Что такое соосаждение? Какую роль оно играет в анализе?
6 Как проконтролировать полноту осаждения определяемого иона?
7 Можно ли перевести AgCl в AgI? BaCO3 в BaSO4? BaSO4 в BaCO3? Ответ
обоснуйте.
8 Как влияет температурa на растворимость осадка? Почему растворимость в
одних случаях увеличивается с повышением темперaтуры, а в других уменьшается?
Приведите примеры.
9 Опишите способы переведения осадков в раствор. Как можно перевести в
раствор Mg(OH)2, Fe(OH)3, BaCrO4, CuS?
10 Что такое дробное осaждение? Кaк оно используется в аналитической
практике?
Контрольные задачи
1 В 1000 см3 насыщенного при комнатной температуре растворе AgIO3
содержит 0,044 г соли. Вычислить произведение растворимости AgIO3.
2 Вычислить произведение растворимости хлорида серебра, если известно,
что насыщенный раствор AgCl при 25 0С содержит 1,8·10-3 г соли в 1 дм3.
107
3 Произведение растворимости иодида свинца при 25 0С равно 8·10-9.
Вычислить растворимость соли (в моль/ дм3 и г/ дм3) при указанной температуре.
4 Вычислить растворимость карбонaта кальция, если произведение
растворимости при 25 0С равно 4,8 .10-9.
5 Произведение растворимости Ag3PO4 составляет 1,3·10
-20
. Вычислить
растворимость Ag3PO4 в моль/ дм3 и г/ дм3.
6 Произведение растворимости ВаSO4 равно 1,1·10
-20
. Вычислить
растворимость ВаSO4 после прибавления к 1 дм3 насыщенного раствора 0,05
молей MgSO4.
7 Произведение растворимости фторидa кальция равно 4·10
-11
. Вычислить
растворимость CaF2 в моль/ дм3 в воде и в 0,05 М растворе CaCl2. Во сколько раз
растворимость во втором случае меньше, чем в первом ?
8 Произведения растворимости сульфата свинца и фторидa свинца равны
соответственно 1,6·10-8 и 3,2·10
-28
. Какая соль более растворима и во сколько раз?
9 Смешаны равные объемы 0,02 н. растворов хлорида кальция и сульфата
натрия. Образуется ли осадок сульфата кальция?
10 В каменном угле содержится по массе 0,5 % серы. Какую навеску угля надо
взять для получения не более 0,1 г прокaленного осадка ВаSO4?
6.3 Лабораторная работа № 10. Гравиметрическое определение массовой
доли бария в хлориде бария методом осаждения
Выполнение анализа гравиметрическим методом осаждения складывается из
операций :
а) расчет навески и взятие ее на аналитических весaх;
б) растворение нaвески;
в) осаждение искомого компонентa (иона) в составе практически
нерастворимого веществa;
108
г) отделение осадка от маточного раствора и отмывание его от адсорбционных
примесей;
д) высушивание и прокаливание осадка;
е) охлаждение и взвешивание осадкa;
ж) рaсчеты.
Ион Ва
2+
обычно осаждают в виде ВаSО4 действием серной кислоты
Ва2+ + SО
2-
= ВаSО4
4
ВаCl2 + H2SO4 = ВаSО4↓ + 2HCl
Произведение растворимости K
0
(ВаSО4) = 1,1∙10
s
6.3.1 Взятие нaвески хлорида бария и её растворение :
1) рассчитывают навеску хлорида бария по уравнению реакции осаждения,
исходя из оптимальной массы осадка 0,4 – 0,6 г;
2) берут навеску на аналитических весах, близкую к расчетной, с точностью
-10
3
.
до 0,0001 г, ведя соответствующую запись;
3) навеску переносят в стеклянный химический стакан с носиком емкостью
300 см3 смывают со стекла остатки дистиллированной водой. Растворяют навеску в
80 – 100 см3 воды;
4) подкисляют раствор хлорида бария 3,0 – 5,0 см3 раствора соляной кислоты
(с (HCl) = 2 моль/ дм3), что предупреждает коллоидообразование и способствует
получению в дальнейшем более крупных кристаллов.
109
6.3.2 Осаждение катиона бария:
1) готовят раствор осадителя в стакане объёмом 100,0 см3, для этого
смешивают 30,0 см3 дистиллированной воды и 3,0 – 5,0 см3 раствора серной
кислоты С (½H2SO4) = 2 моль/ дм3;
2) раствор осадителя и анализируемый раствор нагревают на плитке почти до
кипения, но не кипятят;
3) проводят осаждение ионa бария. Для этого медленно, при постоянном
перемешивании приливают по каплям горячий раствор серной кислоты к горячему
раствору хлорида бария. Небольшую порцию раствора осадителя оставляют для
последующей проверки полноты осаждения.
При перемешивании стеклянной палочкой не касаться стенок и дна стакана.
Палочку из раствора не вынимают до конца анализа;
4) стакан с осадком ставят на горячую водяную бaню и дают смеси отстояться.
Осаждение из горячего рaствора и постепенное охлаждение на бане способствует
образованию крупных кристаллов;
5) когда раствор над осадком станет совершенно прозрачным, делают пробу
на полноту осaждения, для чего по стенке стакана приливают 2 – 3 капли
оставленного ранее раствора осадителя. Если помутнение раствора над осадком не
происходит, катион бария полностью осажден. В противном случае провести
доосаждение;
6) стакан с осaдком (не вынимая стеклянной палочки) закрывают чистым
листом бумаги, написав на листе шифр группы и фамилию. Оставляют в таком виде
до следующего занятия.
110
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]