Gravimetric

1. Осад повинен бути малорозчинним (ДР 10-8).

2.Форма осадження повинна легко і без втрат перетворюватися у гравіметричну форму.

3.Осад повинен бути чистим та легко відфільтровуватися (бажано

одержувати крупнокристалічний осад).

Так, якщо необхідно визначити вміст Ba2+ в розчині, то з багатьох його

малорозчинних сполук кращою формою осадження є BaSO4, яка найбільше відповідає цим вимогам:

1.2. Вимоги, що ставляться до гравіметричної форми

1.Точна відповідність складу гравіметричної форми хімічній формулі.

2.Достатня хімічна стійкість гравіметричної форми при сушці (105-110ОС) та прожарюванні (700-800 ОС).

3.Молекулярна маса гравіметричної форми повинна бути якомога більшою, а вміст в ній визначуваного компонента низьким, щоб забезпечити меншу відносну похибку визначення при зважуванні.

1.3. Умови одержання кристалічних та аморфних осадів При осадженні малорозчинних сполук одержання дрібнодисперсних осадів

є небажаним, тому що їх частинки можуть проходити через пори фільтра, а це приводить до втрат. Тому необхідно створити такі умови, щоб осади одержувались крупнокристалічними, а саме:

1.Проводити осадження з досить розведеного гарячого розчину розведеним гарячим розчином осаджувача.

2.Додавати осаджувач повільно, по краплях, весь час перемішуючи розчин скляною паличкою, для запобігання місцевих пересичень.

3.Зменшувати розчинність осаду додаванням надлишку осаджувача (але не більше 1,5-кратного), а також підтримувати необхідне значення рН середовища.

4.Витримати утворений кристалічний осад протягом 1-6 годин для дозрівання (злипання дрібних кристалів в агломерати).

4

Аморфні осади утворюються в результаті коагуляції початково утвореного колоїдного розчину. Тому необхідно створити умови осадження, які б сприяли коагуляції, а саме:

1.Осадження проводити з гарячого розчину в присутності електролітукоагулянту.

2.Осаджувати з концентрованих розчинів швидким додаванням концентрованого розчину-осаджувача, щоб осади утворювалися більш щільними, легко осідали і відмивалися від домішок.

3.Після повного осадження осад розвести гарячою дистильованою водою при перемішуванні для зменшення адсорбції сторонніх іонів на поверхні осаду.

4.Фільтрування аморфних осадів слід проводити зразу ж після осадження для запобігання їх пептизації (переходу в колоїдний розчин дрібних аморфних частинок осаду).

1.4. Основні вимоги до фільтрування Швидкість фільтрування і промивання осаду визначається розмірами його

частинок. Для відділення грубозернистих осадів можна використовувати широкопорові матеріали, що забезпечує швидке фільтрування. Дрібнодисперсні осади необхідно фільтрувати на щільних фільтрах і швидкість фільтрування при цьому зменшується.

Для фільтрування в гравіметричному аналізі застосовують паперові беззольні фільтри, а при необхідності - фільтруальні тиглі або лійки з пористим дном.

Беззольні фільтри - це фільтри, промиті HCl i HF для видалення з них більшої частини мінеральних речовин. Маса золи такого фільтру не повинна перевищувати 0,0002 г. Беззольні фільтри, що застосовуються в гравіметрії, бувають:

Скляні фільтрувальні тиглі (лійки) - це посудини з впаяною всередині пористою скляною пластинкою, яка є фільтрувальним шаром.

Фільтрувальні тиглі бувають 4-х типів:

5

Для зменшення втрат осаду в процесі декантації промивання необхідно здійснювати декількома малими порціями замість одноразового промивання великою кількістю промивного розчину.

1.6. Висушування і прожарювання осадів Для одержання гравіметричної форми осаджену сполуку або висушують,

або прожарюють.

Висушування осаду при кімнатній температурі проводять у тих випадках, коли при підвищеній температурі він розкладається. Прикладом такого випадку може бути основний роданід свинцю Pb(OH)(SCN), у вигляді якого деколи осаджують іони свинцю. Для прискорення висушування промитий осад в окремих випадках додатково промивають невеликими порціями етанолу та ефіру, а потім або поміщають у вакуумний ексикатор, або через шар осаду просмоктують чисте повітря. Недоліком такого методу висушування є необхідність роботи з вогненебезпечними органічними розчинниками.

Звичайно осад сушать у сушильній шафі при температурі 105-130 ОС, щоб швидко випарувалась вода.

Прожарювання осаду необхідне тоді, коли висушуванням не можна досягнути його постійного складу, або коли необхідно спалити беззольний фільтр з відфільтрованим осадом.

Прожарювання - це витримування осаду при температурі 500 - 1200 ОС. Деколи прожарювання необхідне тільки для видалення зв'язаної води, наприклад, з осаду сульфату барію, яка при висушуванні не видаляється повністю. Для цього досить температури 300-400 ОС.

Однак, частіше при прожарюванні відбувається хімічна реакція, наприклад:

Прожарювання проводять у муфельній печі, куди поміщають попередньо доведений до постійної маси керамічний тигель з осадом.

Прожарювання продовжують до того часу, поки маса прожареної речовини (гравіметричної форми) не стане постійною. Незмінність маси після додаткового прожарювання свідчить про завершення процесу перетворення форми осадження в гравіметричну. Тільки при досягненні постійної маси можна застосовувати стехіометричні співвідношення для обчислення результатів аналізу.

2.РОЗРАХУНКИ В ГРАВІМЕТРИЧНОМУ АНАЛІЗІ

2.1.Визначення гравіметричного фактора, маси та масової частки визначуваної речовини

Для спрощення розрахунків в гравіметричному аналізі використовують гравіметричний фактор F, який ще називають фактором перерахунку. Для реакції одержання гравіметричної форми В з визначуваної речовини А, яка відбувається за схемою:

7

Концентрація іонів SO42- у вихідному розчині: 9,8 мг /л = 0,0098 г/л;

М (Н2SO4) = 98 г/ моль;

[SO42-] = 0,0098 / 98 = 1 10-4 моль/л;

[Ba2+] = 0,001 М = 10-3 моль/л.

При змішуванні однакових об'ємів розчинів, що містять Ba2+ і SO42-, їх концентрації в одержаному розчині зменшаться у 2 рази:

[SO42-] = 10-4/ 2 = 5 10-5 моль/л; [Ba2+] =10-3 / 2 = 5 10-4 моль/л.

Відповідно

[Ba2+] [SO42-] = 5 10-5 5 10-4= 2,5 10-8.

Осад BaSO4 випадає , тому що

[Ba2+] [SO42-] >ДР (BaSO4) 2,5 10-8 > 1,1 10-10.

3. ЗАДАЧІ ТА ПИТАННЯ ДЛЯ САМОСТІЙНОЇ РОБОТИ

3.1. Задачі

1.Зразок містить по масі приблизно 50% Cl. Яку наважку зразку необхідно взяти, щоб одержати 0,50 г AgCl.

2.Який об'єм 0,1 М розчину AgNO3 необхідно взяти для осадження хлоридіонів з наважки NaCl масою 0,12 г.

3.З азотнокислого розчину виділили свинець у вигляді хромату (PbCrO4). Маса висушеного осаду становила 0,2136 г. Розрахувати масу свинцю у вихідному розчині. Написати реакцію осадження.

4.З 25 мл розчину AgNO3 виділили 0,1248 г AgCl. Розрахувати: а) масову концентрацію (г/л) AgNO3 в розчині; б) масу NaCl, що необхідна для осадження срібла.

5.Розрахуйте масову частку Fe3O4 в магнітному залізняку, якщо з 0,6000 г технічного залізняку одержали 0,4326 г Fe2O3.

6.Дихромат калію (K2Cr2O7) при нагріванні відновили до Cr3+ і осадили у вигляді гідроксиду хрому. Осад відфільтрували, промили і прожарили. Маса

одержаного Cr2O3 становила 0,2135 г. Розрахувати масу вихідного дихромату калію.

7.У якому об'ємі води розчиниться 100 мг СаС2О4 ? ДР(СаС2О4)=2,3 10-9 .

8.Чи випаде осад AgCl при змішуванні однакових об'ємів 0,001 М розчинів

NaCl i AgNO3? ДР(AgCl)=1,78 10-10.

9.Масова концентрація BaCrO4 в насиченому розчині складає 2,7 мг/л. Розрахуйте добуток розчинності цієї солі.

10.У скільки разів розчинність хромату барію у воді більша, ніж у 0,01 М

розчині K2CrO4? ДР(BaCrO4 )=1,2 10-10..

11.Скільки мілілітрів 2,5% розчину NH3 (густиною 0,989 г/мл) необхідно взяти для осадження всього алюмінію з 1,234 г алюмокалієвих галунів

[KAl(SO4)2] 12Н2О?

11

12. Cкільки відсотків становитимуть втрати через розчинність AgCl при осадженні 0,15 г хлориду еквівалентною кількістю нітрату срібла в 1 л розчину? ДР(AgCl)=1,78 10-10.

13.Скільки грамів СаСО3 перейде в розчин при промиванні 0,3 г осаду 250 мл води? ДР(СаСО3)=3,8 10-9.

14.Написати реакції одержання проміжних і кінцевих сполук і порахувати гравіметричні фактори для таких сполук:

15. При повному аналізі силікату одержали такі дані (%):

Втрати при прожарюванні - 6,74%.

Перерахувати склад силікату на суху речовину в %.

3.2. Питання для підготовки до колоквіуму

1.Суть гравіметричного методу аналізу. Різновидності методу. Переваги та недоліки.

2.Що таке форма осадження та гравіметрична форма. Вимоги до них.

3.Правило добутку активності, добутку розчинності.

4.Умови розчинення осадів. Особливості промивання осадів.

5.Кристалічні та аморфні осади. Умови їх осадження.

6.Вибір осаджувача та розрахунок його кількості.

7.Вплив надлишку осаджувача на розчинність осадів. Солевий ефект.

8.Розрахунок величини наважки для осадження кристалічних та аморфних осадів.

9.Явище співосадження. Види співосадження.

10.Що таке адсорбція та оклюзія? Умови виникнення цих явищ і їх вплив на результати аналізу.

11.Що таке ізоморфізм? Яку роль він відіграє у явищах співосадження?

12.Способи зменшення співосадження. Що таке переосадження, перекристалізація?

12