- •Лекция 4. Методы количественного анализа Краткая характеристика количественного анализа
- •Методы химического анализа
- •Ошибки в количественном анализе
- •Гравиметрический анализ
- •1. Сущность гравиметрического анализа
- •2. Гравиметрические определения
- •3. Осаждаемая и гравиметрическая формы
- •4. Виды гравиметрических методов
- •4.1. Метод осаждения
- •4.1.1. Взвешивание (взатие) навески
- •4.1.2. Растворение навески
- •4.1.3. Осаждение
- •4.1.4. Фильтрование и промывание осадка
- •4.1.5. Высушивание и прокаливание осадков
- •5. Расчеты в гравиметрическом анализе
- •1. Размер навески;
- •2. Количество осадителя (растворителя), необходимое для растворения навески;
- •3. Количество промывной жидкости;
- •5.1. Расчет величины навески
- •5.2. Расчет количества осадителя
- •5.3. Расчет объема промывной жидкости
- •5.4. Обработка результатов гравиметрического анализа
- •5.4.1. Вывод формулы анализируемого соединения
- •5.5. Погрешности в гравиметрическом анализе
- •Требование к аналитическим весам
- •Правила обращения с весами
- •Правила взвешивания на аналитических весах
5.2. Расчет количества осадителя
Принято считать осаждение практически полным, если количество осаждаемой формы, остающейся в растворе, не превышает погрешность взвешивания . Для более полного выделения осаждаемого иона добавляют избыток осадителя по сравнению с рассчитанным по стехиометрии реакции.
Если осадитель летучий, то рекомендуется использовать 2-3-кратный избыток, в случае же нелетучего осадителя ограничиваются введением -ного избытка.
Расчет количества растворителя для растворения навески и количества осаждающего реактива также ведут, опираясь на закон эквивалентов и на использование пропорций.
Для увеличения полноты выделения осадка применяют небольшой избыток осадителя. Большой избыток осадителя брать не рекомендуется во избежание загрязнения осадка избыточным осадителем.
Если осадитель летуч – удаляется при нагревании осадка, − то берут двух-трехкратный его избыток по сравнению с рассчитанным по уравнению реакции.
Если осадитель нелетуч, берут меньший его избыток – примерно полуторакратный.
Расчет объема осадителя производят, исходя из требуемого количества осадителя и его концентрации.
5.3. Расчет объема промывной жидкости
Для освобождения осадка от адсорбированных примесей применяют промывание. Кристаллические осадки с низкой растворимостью можно промывать водой. Осадки, заметно растворимые в воде, промывают растворами электролитов, содержащих одноименный с осадком ион. Аморфные осадки следует промывать разбавленными растворами летучих электролитов, предотвращающих пептизацию осадка.
Существует два приема промывания осадка: промывание на фильтре и промывание декантацией. Первый способ рекомендуется для очистки объемистых аморфных осадков, второй — для кристаллических. И в том и в другом случае очистка от примесей более эффективна, если разделить промывную жидкость на несколько небольших порций, которые добавляют последовательно после практически полного спекания каждой предыдущей порции с осадка на фильтре (при первом способе промывания) или сливания жидкости с осадка (при втором способе). Концентрация примесей , остающихся в осадке после n-ого промывания, выражается формулой:
(5.5)
где — концентрация примесей в исходном растворе;
- объем одной порции промывной жидкости;
- объем жидкости, удерживаемой осадком.
Зная , можно вычислить массу примесей в осадке
(5.6)
или
(5.7)
где - концентрация примесей;
- масса примесей.
Теоретически рассчитанное количество примеси несколько меньше действительно остающегося в осадке, так как примеси удерживаются осадком и вследствие окклюзии.
Использовать большой объем промывной жидкости нельзя, поскольку потери за счет растворимости могут превысить погрешность взвешивания. Можно рассчитать потери при промывании за счет растворимости осадка, исходя из произведения растворимости и состава промывной жидкости.
5.4. Обработка результатов гравиметрического анализа
Гравиметрически можно определять содержание одного или нескольких компонентов в анализируемом образце, можно провести и полный элементный анализ химического соединения. Данные гравиметрического элементного анализа могут служить и для установления формулы соединения.
Результаты гравиметрических определений обычно выражают в процентах.
Если анализируют металлы или их сплавы, то результат относят к химическим элементам, например , , , .
Если анализируют силикаты, горные породы и другие вещества, содержащие кислород, то результат анализа выражают в виде содержащихся в них оксидов, например , , , , , , и т. д.
Если определяемая составная часть (элемент, вода, зола, оксид) выделена в той форме, в какой выражают ее содержание в пробе, то для нахождения содержания используют формулу:
(5.8)
где — масса выделенной составной части;
— навеска.
В гравиметрии вычисляют массовую долю определяемого компонента.
Массовая доля определяемого вещества в образце рассчитывается по формуле:
, (5.9)
где - масса навески образца, взятого на анализ.
Если навеска образца растворяется в колбе вместимостью и на одно определение берётся пипеткой аликвота раствора , то уравнение (5.9) дополняется множителем :
(5.10)