ГРАВИМЕТРИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ

Федеральное агентство по образованию

Уральский государственный технический университет – УПИ

ГРАВИМЕТРИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ

Методические указания для самостоятельной работы

по курсу «Аналитическая химия»

для студентов дневной формы обучения физико-технического факультета

Екатеринбург

УГТУ – УПИ

2008

УДК 543 (076.1)

Составители: Д.А. Данилова, С.Ю. Пальчикова

Научный редактор к.х.н. С.Ю. Пальчикова

Гравиметрический анализ: Методические указания для самостоятельной работы

по курсу «Аналитическая химия» / Д.А. Данилова, С.Ю. Пальчикова. – Екатеринбург : УГТУ – УПИ, 2008. – 49 с.

Методические указания включают 240 задач с ответами, на основе которых составлено 60 индивидуальных заданий. Приведены решения типовых задач с краткими теоретическими пояснениями.

© Уральский государственный технический

университет – УПИ, 2008

Гравиметрический анализ

Гравиметрический анализ заключается в выделении вещества в чистом виде и его взвешивании. Чаще всего такое выделение проводят осаждением.

Гравиметрическое определение состоит из нескольких этапов:

1. Взятие аналитической навески.

2. Растворение аналитической навески.

3. Осаждение определяемого компонента, либо компонента, стехиометрически связанного с ним, в виде малорастворимого соединения (его называют осаждаемой формой).

4. Отделение осадка от маточного раствора методом фильтрования или центрифугирования.

5. Промывание осадка для полного удаления маточного раствора и адсорбированных примесей с его поверхности.

6. Высушивание осадка при низкой температуре или прокаливание до постоянной массы при высокой температуре для превращения осадка в более подходящую для взвешивания форму (гравиметрическую форму), имеющую точно известный и постоянный химический состав.

7. Взвешивание гравиметрической формы.

По массе гравиметрической формы рассчитывают массу или содержание определяемого компонента в анализируемой пробе.

Схема гравиметрического анализа:

Анализируемый объект	Определяемый компонент	Осаждаемая форма (осадок)	Гравиметрическая форма (весовая форма)
Соль бария	Ва	BaSO4	BaSO4
Железная руда	FeO	Fe(OH)3	Fe2O3
Сурьмяный блеск As2S3	As	BaSO4	BaSO4

В ряде случаев гравиметрия – лучший способ решения аналитической задачи, например, при анализе образцов с содержанием определяемого компонента более 0,1 %. Погрешность определения не превышает 0,1–0,2 %. Гравиметрия – это абсолютный безэталонный метод.

Расчеты в гравиметрическом анализе

При проведении гравиметрического анализа следует рассчитать величину навески пробы и количество реагента-осадителя, потери осадка при промывании и объем промывной жидкости, вычислить результат с определенной степенью точности, провести статистическую обработку результатов. Некоторые из этих вычислений носят приближенный характер, например, расчет величины навески и количества осадителя или объема промывной жидкости, другие же следует проводить с высокой точностью.

1. Фактор пересчета (гравиметрический фактор)

Допустим, из результатов анализа известна масса гравиметрической формы, например, m(BaSO₄), и требуется определить массу серы m(S). Результат можно рассчитать следующим образом:

(S) = (BaSO₄), а ,

тогда .

Отношение молярной массы определяемого вещества к молярной массе гравиметрической формы и получило название фактора пересчета или гравиметрического фактора.

Фактор пересчета (F) рассчитывается как отношение молярной массы определяемого вещества к молярной массе гравиметрической формы с учетом стехиометрических коэффициентов схемы анализа.

,

где а и b – числа, необходимые для уравнивания числа молей определяемого вещества в числителе и знаменателе (или стехиометрические коэффициенты схемы анализа).

Численные значения факторов пересчета для большинства практически важных определений рассчитаны с высокой точностью и приведены в справочниках, что значительно облегчает вычисления, особенно при массовых определениях.

Пример 1.1. Вычислить фактор пересчета при определении Fe₃O₄, если гравиметрической формой является Fe₂O₃.

Решение. Составим соотношение между определяемым компонентом и гравиметрической формой с учетом стехиометрических коэффициентов:

2Fe₃O₄  3Fe₂O₃. Из двух молей Fe₃O₄ образуется три моля Fe₂O₃. Фактор пересчета равен:

.

Пример 1.2. Вычислить фактор пересчета, если при определении мышьяка (III) сначала осадили As₂S₃, затем окислили серу до сульфат-ионов, которые осадили хлоридом бария и взвесили в виде BaSO₄.

Решение. Составим схему определения мышьяка с учетом стехиометрических коэффициентов:

2As3+		As2S3		3SO42-		3BaSO4		3BaSO4
Анализ. раствор		Осажд. форма I		Раствор		Осажд. форма II		Гравиметр. форма

Из схемы видно, что из двух молей ионов мышьяка образуется три моля BaSO₄. Фактор пересчета равен:

.

Задачи

В табл. 1.1 приведены задачи, в которых требуется рассчитать гравиметрический фактор.

Таблица 1.1

Данные для расчета фактора пересчета

Номер задачи	Определяемое вещество	Гравиметри-ческая форма	Номер задачи	Определяемое вещество	Гравиметри-ческая форма
1	Al2O3	AlPO4	15	P	Ca3(PO4)2
2	BeO	Be2P2O7	16	P2O5	(NH4)3PO412MoO3
3	Ce	CeO2	17	U	U3O8
4	Cr2O3	PbCrO4	18	Pb3O4	PbSO4
5	Ca3(PO4)2	CaO	19	MoO3	SiO212MoO3
6	Mg	Mg2 P2O7	20	Al2O3	Al(C6H6NO)3 (оксихинолят)
7	Ag	Ag2S	21	Al(OH)3	Al2O3
8	Ce2O3	CeO2	22	U3O8	(UO2)2P2O7
9	B2O3	K[BF4]	23	Fe3O4	Fe2O3
10	Р	P2O524MoO3	24	PbO2	PbSO4
11	Al2(SO4)3	Al2O3	25	Zn	Zn2P2O7
12	MgO	Mg2 P2O7	26	Cr	Cr2O3
13	U	(UO2)2P2O7	27	Ag	Ag2CrO4
14	K	K2[PtCl6]	28	H3PO4	Mg2P2O7

29. Вычислить фактор пересчета для анализов магнетита на содержание в нем Fe₃O₄ при определении, которое заканчивается взвешиванием Fe₂O₃.

30. Действием брома в щелочной среде тиосульфат-ионы окислили до сульфат-ионов, последние определили в виде BaSO₄. Вычислить фактор пересчета на тиосульфат-ионы.

31. При определении фосфора в пробе после растворения навески в азотной кислоте фосфат-ионы осаждают в виде фосформолибдата аммония (NH₄)₃PO₄12MoO₃, осадок растворяют в аммиаке. После этого осаждают молибдат-ионы в виде PbMoO₄, осадок высушивают. Вычислить фактор пересчета на фосфор.

32. В ходе анализа калий осаждают в виде хлорплатината K₂[PtCl₆], который восстанавливают до металлической платины. Вычислить фактор пересчета для определения калия.

33. При прокаливании осадка фосформолибдата аммония (NH₄)₃PO₄12MoO₃ при температуре 500–600С образуется соединение состава H₃PO₄12MoO₃. Вычислить фактор пересчета на Р₂О₅.

34. Роданид-ионы сначала окисляют до сульфат-ионов бромной водой, а затем определяют сульфат-ионы в виде BaSO₄. Вычислить фактор пересчета на роданид-ионы.

35. Действием хлорида бария в уксуснокислой среде выделили бихромат-ионы Cr₂O₇^2- в виде BaCrO₄. Вычислить фактор пересчета на бихромат-ионы.

36. Вычислить фактор пересчета для определения NH₃ по хлорплатинатному методу, при котором гравиметрической формой является металлическая платина. Схема анализа: NH₃  (NH₄)₂PtCl₆  Pt.

37. Вычислить фактор пересчета для определения Р₂О₅, если анализ выполняли по схеме: P₂O₅  PO₄^3-  (NH₄)₃PO₄12MoO₃  PbMoO₄.

38. Анализ карбида кальция выполняли по схеме: CaC₂  H₂C₂  Ag₂C₂  AgCl. Вычислить фактор пересчета для определения СаС₂.

39. Вычислить фактор пересчета для определения HF, если анализ выполняли по схеме: HF  CaF₂  CaSO₄.

40. Для определения в растворе FeSO₄ сначала окислили Fe²⁺ до Fe³⁺, затем осадили Fe(OH)₃ и после прокаливания осадка получили гравиметрическую форму Fe₂O₃. Вычислить фактор пересчета.