3.1.2 Принцип расчета результатов гравиметрического анализа

При расчете результатов гравиметрического анализа исходят из уравнения

материального баланса (закона сохранения массы), согласно которому число атомов данного типа в изолированной системе неизменно.

Принцип расчета рассмотрим на примере определения бария, магния и Fe₃O₄. Ионы бария осаждают в виде малорастворимого соединения BaSO₄, которое взвешивают после прокаливания. Первым этапом расчета является написание уравнения реакции

Ba²⁺ + SO₄²⁻= BaSO₄↓ или схемы превращения Ba → BaSO₄↓

На втором этапе составляют уравнение материального баланса, исходя из постоянства количества вещества, участвующего в реакции:

n(Ba) = n(BaSO₄).

Учитывая, что в общем случае количество вещества n(X) связано с его массой m(X) и молярной массой М(Х) уравнением ,

Таблица 3.1 - Схемы некоторых гравиметрических определений (подробно [ ])

Определя­емый ион	Осадитель	Осаждаемая форма	Температура высушивания или про­каливания	Гравиметрическая форма
Ba2+	H2SO4	BaSO4	800 – 900°C	BaSO4
SO42–	BaCl2	BaSO4	800 – 900°C	BaSO4
Fe3+	NH3 (aq)	Fe(OH)3·nH2O	800 – 900°C	Fe2O3
Al3+	NH3 (aq) C9H6NOH	Al(OH)3·nH2O Al(C9H6NO)3	1200°C 130°C	Al2O3 Al(C9H6NO)3
Ca2+	C2O42–	CaC2O4·H2O	900 – 1200°C	CaO
Mg2+	(NH4)2HPO4	MgNH4PO4·6H2O	1100°C	Mg2P2O7
Ni2+	C4H8O2N2	Ni(C4H7O2N2)	110 – 120°C	Ni(C4H7O2N2)

можно записать .

Отсюда: ,

где отношение молярной массы определяемого компонента к молярной массе гравиметрической формы осадка называют гравиметрическим фактором и обозначают буквой F. Следовательно,. Тогда можно записать: .

В общем случае массу определяемого компонента X в гравиметрическом анализе рассчитывают по формуле: m(X) = m(ГФ)∙F,где m(ГФ) – масса гравиметрической формы осадка. Численные значения F для различных гравиметрических форм приведены в справочниках. При вычислении гравиметрического фактора необходимо учитывать стехиометрию реакции осаждения или термического превращения. Если в общем случае количества вещества определяемого компонента и его гравиметрической формы связаны стехиометрическим соотношением , то , где a и b стехиометрические коэффициенты. Гравиметрический фактор в этом случае выражается формулой:

Таким образом гравиметрический фактор − это отношение молярной массы определяемого компонента к молярной массе гравиметрической формы с соответствующими стехиометрическими коэффициентами.

Например:

1) при определении магния в виде пирофосфата магния (ГФ) гравиметрический фактор вычисляют, исходя из схемы:

Поскольку в этом превращении a = 2, b = 1, то , то масса

2) при расчете массы Fe₃O₄ по массе гравиметрической формы Fe₂O₃ исходят из схемы превращения:

Здесь a = 2, b = 3, поэтому выражение для гравиметрического фактора имеет вид:

,а масса При анализе сложных по составу объектов часто необходимо рассчитать не массу, а массовую долю определяемого компонентаω(X)(% масс):