Общая характеристика гравиметрического метода анализа

Гравиметрический анализ - метод количественного химического анализа, при котором количество элементарного вещества (в исследуемой пробе судят о массе вещества) получается в результате анализа.

Пример: в молоке, хлебе, во влаге. Для метода осаждения применяют реакции: обмена, разложения, комплексообразования.

Вещество, в виде которого выделяется в осадок определяемый компонент, называют осажденной формой.

Требования к осаждаемой форме:

1) Осаждаемое вещество должно быть плохо растворимо, произведение растворимости (ПР) меньше 1*10-⁸ моль/л;

2) осадок должен быть крупнокристаллическим;

3) осадок не должен легко загрязняется посторонними веществами из раствора (например: амфотерные осадки, особенно студенистые Al(OH)₃._.

Соединение, по массе которого судят о количестве определяемого компонента, называют весовой формой или гравиметрической. Иногда весовая форма совпадает с осажденной формой (например: BaSO₄), если не совпадает, то необходимо, чтобы осаждаемая форма легко и быстро превращалась в весовую.

Требования к весовой форме:

1) должна иметь весовой состав, точно соответствующий химической формуле (если весовая форма не имеет точно определенный состав, то прибегают к прокаливанию);

2) полученная весовая форма должна быть химически устойчива, прокаленный осадок не должен быть заметно гигроскопичен (впитывание влаги);

3) отношение массы весовой формы к массе определенного компонента должно быть наибольшим, в этом случае погрешности определения меньше скажутся на результате анализа.

Произведение растворимости (ПР) - произведение концентрации ионов (ПКИ) в насыщенном растворе труднорастворимого эликтролита, является величиной постоянной при постоянной температуре. Величина ПР зависит от природы электролита, растворителя и температуры.

ПР_AgCl=[Ag⁺][Cl^-]

CaCl₂ [Ca₂²⁺][Cl^-]²

АВ= аА + вВ

ПР = [А]^а [В]^в

Растворенный карбонат кальция (CaCO₃)=6,15*10^-3г/л. Найти ПР CaCO₃ -?

CaCO₃ [Ca²⁺][ CO₃^2-]

Выразим растворимость в молях

CaCO₃=

Так как каждая молекула карбоната кальция, дает по одному иону, то [Ca²⁺] = [ CO₃^2-] = 6,15 моль.

Условия осаждения:

1) выбор растворителя - при реакции с определенным компонентом необходимо, чтоб получалась нужная осаждаемая форма.

Осадитель должен быть специфическим, удобно, чтобы осадитель был летучим веществом;

2) количество осадителя - наибольшее полное осаждение происходит тогда, когда в растворе количество определенного соединения не превышает на 0,0002 г.

Для этого применяют избыток осадителя (в 1,5-2 раза больше, чем в вычисленном по уравнению реакции).

3) влияние температуры - ПР увеличивается с помощью температуры, с другой стороны, повышение температуры способствует росту кристаллов осадка или коагуляции коллоидных частиц, поэтому осаждение ведут из горячего раствора.

Важнейшие операции гравиметрического анализа:

1. Подготовка тиглей: проводят в то время, когда проводят осаждение, фильтрование или промывание осадка. Температура прокаливания тигля должна соответствовать температуре прокаливания осадка по методике, время прокаливания в печи =30-40 минут эксикатор на 30-40 минут, для остывания взвешивание на аналитических весах до 4 знака после запятой в муфельную печь на 15-20 минут.

2. Осаждение - проводится в химическом стакане. Осадитель переливают маленькими порциями по внутренней стенке стакана. Обязательно непрерывно перемешивать раствор стеклянной палочкой, не задевая дно и стенки стакана.

Осадки бывают двух видов: кристаллические и амфотерные.

Условия для получения кристаллического осадка:

1) осаждение проводит из сильно разбавленных растворов;

2) прибавлять осадитель медленно, в начале осаждения по каплям;

3) осаждение проводят из горячих растворов;

4) для образования более крупных кристаллов осадка следует выдержать осадок некоторое время, в маточном растворе на холоду происходит «старение» или «созревание осадка».

Условия для получения амфотерных осадков:

1) Осаждение проводится из малоразбавленных растворов, концентрация раствором осадителя (образуются более плотные осадки)

2) Осадитель прибавляют более быстро, чем при осаждения осадка

3) Перед осаждением в раствор вводят электролит, который вызывает коагуляцию раствора.

4) Осаждение ведут из горячего раствора и немедленно начинают фильтровать.

3. Фильтрование и промывание осадка. Условия:

ü осадок должен занимать 1/3 фильтра

ü края фильтра должны быть ниже на 0,5-1 см

ü беззольные фильтры (масса золы 0,0001г). Наименьшая плотность - это с черной и красной лентой, средняя плотность - белая лента, самая плотная – голубая.

ü высушивание и прокаливание осадка (нельзя допускать воспламенения фильтра!!!)

ü взятие навески, берут на аналитических весах.

Определение массы навески:

если осаждается в виде кристаллического осадка, то навеска не должна превышать 0,5г, а если в виде студенистого осадка - 0,1 г.

m_тигля=1

m_{фильтра}=2 m =3

m =

F - фактор расчёта.

Fе₂O₃ содержит х= Fе

В 1 моле Fе₂O₃ содержит 159,7 содержат Fе³⁺

(2Mr(Fе))=111.7г Fе³⁺

159,7 - 11,7 х_г Fе₂O₃

1г - х Fе=

P = m*F

P - масса определяемого вещества

m - масса осадка в граммах

F - фактор пересчета.

Если результат параллельных определений превышает величину 0,002 - 0,0004, то анализ переделывают, если укладывается в этот интервал, то берут среднее значимое

m=1,7937г

m=1,7939г средняя m (m₁+ m₂+m₃): 3

m =1,7935г - промах

m=1,7939г

Х= g - навеска анализируемого образца