Что называют гравиметрической формой

В ГРАВИМЕТРИЧЕСКОМ МЕТОДЕ АНАЛИЗА

ВЫЧИСЛЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

Ион форма форма

Определяемый осадитель осажденная гравиметрическая

Ион форма форма

Определяемый осадитель осажденная гравиметрическая

ТРЕБОВАНИЯ К НИМ.

ОСАЖДЕННАЯ И ГРАВИМЕТРИЧЕСКАЯ ФОРМЫ.

В гравиметрическом методе осаждения существуют понятия осажденной

Из приведенных примеров видно, что не всегда гравиметрическая форма совпадает с осажденной формой вещества. Различны и требования, предъяв­ляемые к ним.

Осажденная форма должна быть:

· достаточно малорастворимой, чтобы обеспечить практически полное

выделение определяемого вещества из раствора. В случае осаждения

бинарных электролитов ( AgCl; BaS0₄; СаС₂О₄ и т. п.) достигается

практически полное осаждение, так как произведение растворимости этих

· полученный осадок должен быть чистым и легко фильтрующимся (что определяет преимущества кристаллических осадков);

· осажденная форма должна легко переходить в гравиметрическую форму.

После фильтрования и промывания осажденной формы ее высушивают или прокаливают до тех пор, пока масса осадка не станет постоянной, что подтверждает полноту превращения осажденной формы в гравиметрическую и указывает на полноту удаления летучих примесей. Осадки, полученные при осаждении определяемого компонента органическим реагентом (диацет­илдиоксимом, 8-оксихинолином, α-нитрозо-β-нафтолом и т. д.), обычно высуши­вают. Осадки неорганических соединений, как правило, прокаливают

Основными требованиями к гравиметрической формеявляются:

· точное соответствие ее состава определенной химической формуле;

· химическая устойчивость в достаточно широком интервале темпера­тур, отсутствие гигроскопичности;

· как можно большая молекулярная масса с наименьшим содержанием

в ней определяемого компонента для уменьшения влияния погрешностей

при взвешивании на результат анализа.

Гравиметрический анализ включает два экспериментальных измерения: определение массы навески m_нанализируемого вещества и массы продукта известного состава, полученного из этой навески, то есть массы гравиметри­ческой формы m_гр.ф анализируемого вещества.

На основании этих данных несложно вычислить массовую процентную долю w, % определяемого компонента в навеске:

Значение гравиметрических факторов, рассчитанное с высокой точнос­тью, приводится в справочной литературе.

Пример 1. Сколько граммов Fе₂О₃ можно получить из 1,63 г Fе₃О₄? Рас­считайте гравиметрический фактор.

Р е ш е н и е. Необходимо допустить, что Fе₃О₄количественно превраща­ется в Fе₂О₃ и для этого имеется достаточное количество кислорода:

Из каждого моля Fе₃О₄ получается 3/2 моля Fе₂О₃. Таким образом, число молей Fе₂О₃ больше, чем число молей Fе₃О₄, в 3/2 раза, то есть:

и подставляем в нее численные значения:

m(Fе₂О₃) = 1,63 ∙(3 ∙ 159,7) / (2 ∙ 231,5) = 1,687 ≈ 1,69 г.

Гравиметрический фактор F равен:

Следовательно, в общем случае гравиметрический фактор определяют по формуле:

F = (а ∙ М_{опред.в-во}) / (b ∙ М_гр.ф),

Однако не во всех случаях эти расчеты применимы. При косвенном опре­делении железа в Fе₂(SО₄)₃, которое заключается в осаждении и взвешивании BaSО₄ (гравиметрическая форма), при расчете аналитического фактора в чис­лителе и знаменателе формулы нет общего элемента. Здесь необходим другой способ выражения химической эквивалентности между этими величинами:

Гравиметрический фактор для массовой процентной доли железа будет выражаться:

Пример 2. Раствор препарата Nа₃РО₄ ( m_н = 0,7030 г) осадили в виде MgNН₄РО₄∙ 6Н₂О. После фильтрования и промывания осадок прокалили при 1000 ˚С. Масса полученного осадка Mg₂P₂О₇ составила 0.4320 г. Рассчитайте массовую процентную долю фосфора в навеске

Источник

Осаждаемая и гравиметрическая формы

При осаждении форма осадка может быть различной в зависимости от условий, в которых оно проводится. Важно подобрать такие условия, при которых не происходит потери вещества. Поэтому осаждение считают важнейшей операцией гравиметрического анализа. При его выполнении необходимо правильно выбрать осадитель, рассчитать его количество, соблюсти определенные условия осаждения, убедиться в полноте осаждения иона из раствора.

Осадок в процессе анализа приходится доводить до постоянной массы. Поэтому в гравиметрическом анализе различают две формы: осаждаемую и гравиметрическую.

Осаждаемая форма – тот осадок, который получается в результате химической реакции между осаждаемым ионом и осадителем.

Например: Ba 2+ + SO₄ 2– → BaSO₄

К осаждаемой форме предъявляются следующие требования:

· малая величина растворимости, около 1•10 –6 моль/л,

· осадок должен быть крупнокристаллическим,

· осаждаемая форма должна легко и полно превращаться в гравиметрическую форму.

Гравиметрическая форма – то вещество, которое получается после прокаливания осаждаемой формы.

Требования, предъявляемые к гравиметрической форме:

1. Состав гравиметрической формы должен точно соответствовать определенной стехиометрической формуле.

2. Она не должна менять своей массы на воздухе из-за поглощения паров H₂O и CO₂ или частичного разложения.

3. Содержание определяемого элемента в гравиметрической форме должно быть как можно меньше, т. к. в таком случае погрешности взвешивания в меньшей степени сказываются на результате.

Перечисленные требования к осадкам в свою очередь определяют требования к осадителям:

1. Осадитель должен образовывать с исследуемым компонентом осадок, обладающий наименьшей растворимостью.

2. Осадитель должен быть летуч, чтобы примеси его можно было удалить при прокаливании.

3. Осадитель должен быть специфичным, т. е. осаждать избирательно.

Требования к промывной жидкости:

· Растворимость осадка в промывной жидкости не должна быть выше его растворимости в маточном растворе. Для уменьшения растворимости в нее добавляют ион–осадитель. Если осадитель в процессе термообработки не удаляется из осадка, после основного промывания осадок промывают минимальным объемом промывной жидкости без осадителя или воды или органических растворителей (ацетон, спирт, эфир).

· При промывании аморфных осадков не должна происходить их пептизация. В случае неорганической природы ОФ необходимо добавлять электролиты–коагуляторы.

· Все компоненты промывной жидкости должны полностью удалятся из осадка в процессе термообработки.

Механизм реакции осаждения(Понятие о теории образования осадков)

В процессе образования осадка различают три основных параллельно протекающих процесса: 1) образование зародышей кристаллов; 2) рост кристаллов; 3) объединение хаотично ориентированных мелких кристаллов.

В начальный момент смешивания реагирующих компонентов раствор, содержащий эти компоненты, пересыщается и образуются мельчайшие частицы осадка – зародыши. Зародыш кристалла – наименьший агрегат атомов, молекул или ионов, который образуется в виде твердой фазы при осаждении и способен к самопроизвольному росту. Образование зародышей в пересыщенном растворе может происходить как самопроизвольно, так и при введении в раствор твердых частиц осадка, которые могут служить центром образования зародышей. Нерастворимые частицы, содержащиеся в реактивах и растворителе, также являются центром образования зародышей. Время с момента смешивания растворов реагирующих веществ до появления зародышей называют индукционным периодом, продолжительность его зависит от концентрации реагирующих веществ, а также от природы осадка. Так, при осаждении творожистого осадка AgCl индукционный период незначителен, а при осаждении кристаллических осадков – достаточно велик.

Рост кристаллов происходит за счет диффузии ионов к поверхности растущего кристалла и осаждения этих ионов на его поверхности и определяется не только диффузионными процессами, но и структурой растущих кристаллов, дефектами кристаллической решетки, внедрением в нее различных ионов и т. д.

Число и размер частиц осадка зависят от соотношения скорости образования зародышей кристаллов и скорости роста кристаллов. Если скорость образования зародышей кристаллов мала по сравнению со скоростью роста кристаллов, образуется небольшое число крупных частиц – осадок крупнокристаллический, при обратном соотношении скоростей получается мелкодисперсный осадок, состоящий из большого числа мелких частиц. Скорости обоих процессов зависят от относительного пересыщения раствора, которое определяется выражением:

где C – концентрация осаждаемого вещества в растворе, получаемая в момент внесения осадителя; S – растворимость.

Источник

Гравиметрия (химия)

Гравиметрия (весовой анализ) — метод количественного анализа в аналитической химии, который основан на изменении массы определяемого компонента, выделенном в виде веществ определённого состава.

Используется уравнение химической реакции типа: aX + bR = XaRb для получения осадка XaRb

При выполнении весовых определений определяемый компонент смеси, или составную часть (элемент, ион) вещества количественно связывают в такое химическое соединение, в виде которого она может быть выделена и взвешена (так называемая гравиметрическая форма, ранее она именовалась «весовая форма»). Состав этого соединения должен быть строго определённым, то есть точно выражаться химической формулой, и оно не должно содержать каких-либо посторонних примесей.

В гравиметрии используются различные неорганические и органические химические соединения. Так, например, 1,2,3-Бензотриазол применяется для гравиметрического определения металлов: меди, серебра, цинка и др.

Вершины своего развития весовой анализ достиг в 1950-е годы, когда ещё не было широкого применения спектральных и хроматографических методов.

В настоящее время он остаётся своеобразным эталоном, методической базой при разработке и аттестации других методов.

В гравиметрии есть три метода: отгонка, осаждение и выделение.

Гравиметрические методы применяют редко. Основное их достоинство — исключается построение калибровочных графиков (построение графика при анализе многокомпонентных смесей затруднительно, из-за невозможности приготовления стандартной смеси, точно моделирующей пробу, не зная заранее состава пробы). Гравиметрические методы применяют в качестве арбитражных при определении магния, натрия, кремнекислоты, сульфат-ионов, суммарного содержания нефтепродуктов, жиров. [1]

Содержание

Применение гравиметрического анализа

Методы гравиметрии

Метод осаждения

Поскольку осаждённое вещество может не соответствовать тому, что получается после прокаливания, различают осаждаемую и гравиметрическую форму осадка.

где CaC₂O₃ будет являться осаждаемой формой, так как при прокаливании он изменяет свой состав:

Метод выделения

Основан на выделении определяемого компонента из анализируемого вещества и его точном взвешивании. Например определение золы в твердом топливе.

Метод отгонки

В этом методе определяемый компонент выделяют в виде летучего соединения действием кислоты или высокой температуры. Возможны различные варианты этого метода:

Отбор средней пробы и ее подготовка к анализу

Способы отбора средних проб

Виды средних проб

Дальнейшая подготовка пробы состоит: в измельчении, перемешивании и уменьшении массы. Для этого используют метод квартования, которое повторяют многократно.

Взятие навески

Выбор величины навески

При слишком малой навеске ошибки во взвешивании и других операциях значительно снижают точность определения. Таким образом, выбор величины навески анализируемого вещества определяется массой осадка, наиболее удобной в работе. На бумажном фильтре диаметром 7 см можно легко отфильтровать 0,5 г кристаллического осадка (BaSO₄, CaCO₃, CaC₂O₃ и т. д.), но с такой же массой аморфного осадка (H₂SiO₃*nH₂O, Fe(OH)₃, Al(OH)₃) работать трудно. Аналитической практикой установлено, что наиболее удобны в работе кристаллические осадки массой 0,4-0,5 г и объемистые аморфные осадки массой 0,1-0,3 г.

Учитывая эти нормы осадков и зная относительное содержание определяемого элемента в веществе, выбирают необходимую величину навески.

Иногда, выбирая навеску, учитывают необходимую точность определения и возможные потери из-за растворимости осадка. Выбор величины навески зависит ещё от метода, с помощью которого будет выполнятся анализ (макро, полумикро или микроанализ). При определениях, не связанных с получением осадка (изучение влажности, зольности) допустимы навески в 1-2 г, а иногда и больше.

Так как взвешивание на аналитических весах более длительное, приблизительную навеску берут сначала на техно-химических весах, а затем точно взвешивают на аналитических весах. Навески порошкообразных веществ удобно взвешивать в пробирке с пробкой. На часовом стекле взвешивают только те вещества, которые не выделяют паров и не поглощают вещества из окружающей среды, в противном случае вещество взвешивают в бюксе.

Техника взятия навески

Техника взятия навески может быть различна:

Такой способ более удобен в тех случаях, когда необходимо взять несколько навесок анализируемого вещества.

Растворение

Пробы труднорастворимых органических веществ разлагают двумя способами:

Источник

Принцип расчета результатов гравиметрического анализа

Сущность и общая оценка метода. Классификация методов гравиметрического анализа. Общая схема анализа в методе осаждения. Осаждаемая и гравиметрическая формы, требования к ним.

Общие положения

Гравиметрический анализ (гравиметрия)

И.П.Калинкин, Т.Э.Маметнабиев

Гравиметрическим анализом называют метод количественного химического анализа, основанный на точном измерении массы определяемого вещества или его составной части, выделенной в элементарном виде, или в виде малорастворимого соединения определенного состава.

Гравиметрические методы делятся на три группы: методы осаждения, методы отгонки и методы выделения. Наиболее распространены методы осаждения, поэтому можно встретить и такую формулировку: гравиметрия – метод количественного анализа, в котором переведенную в раствор составную часть пробы осаждают в виде малорастворимого соединения, по массе которого на основе законов стехиометрии находят количество (массу, массовую долю) определяемого компонента.

Гравиметрические методы разработаны для большинства неорганических анионов и катионов, для нейтральных соединений таких, как вода, диоксид серы, углекислый газ, йод а также для целого ряда органических соединений.

Достоинством гравиметрических методов является их высокая точность: при анализе простых образцов с содержанием определяемого аналита более 1% погрешность анализа можно снизить до 0.1 – 0.2 % что редко удается другими методами. При увеличении сложности состава образца погрешности неизбежно возрастают или приходится затрачивать массу времени на их преодоление.

Недостатками гравиметрических методов являются, во – первых, то, что реагенты, используемые в гравиметрии, за редким исключением, не очень специфичны, поскольку они способны образовывать осадки с группой ионов. Следовательно, требуется предварительное отделение или маскирование мешающих ионов. Во – вторых, как следует из схемы 3.1, в которой представлена последовательность операций гравиметрического анализа в самом общем случае, его длительность и трудоемкость. Поэтому эти методы оправдывают себя, как правило, при анализе единичных образцов, когда требуется высокая точность анализа (см с. ).

Осаждаемой формой (ОФ) называют малорастворимое соединение, в виде которого из раствора выделяют определяемый компонент. Часто осаждаемая форма не имеет определенного состава, например, Fe(OH)₃·nH₂O, Al(OH)₃·nH₂O. Требования к осаждаемой форме:

1. Должна быть обеспечена полнота выделения определяемого компонента (аналита) не менее, чем на 99,9%. Для выполнения этого условия осадок должен обладать очень малой растворимостью: не более, чем

Схема 3.1 – Общая схема гравиметрического анализа

ственным, если, потери за счет растворимости осадка, включая потери при его промывании, будут меньше пределов точности взвешивания на аналитических весах, которая обычно составляет ±0.1 мг (±0.0001г).

2. Осадок должен получаться в форме, удобной для отделения его от раствора (фильтрованием или центрифугированием) и его промывания и не должен быть загрязнен примесями, не удаляемыми при промывке. Как правило, наибольшие проблемы в этом плане представляют аморфные осадки (Fe(OH)₃·nН₂O, Al(OH)₃·nH₂O), сильно адсорбирующие посторонние ионы. Кроме того, некоторые кристаллические осадки также сорбируют посторонние ионы (BaSО₄) или способны образовывать коллоидные растворы (AgCl). И в том, и в другом случае приходится подбирать особые условия осаждения и промывания осадка, а иногда и маскировать посторонние ионы.

Осадок должен легко и полно переходить в гравиметрическую форму при просушивании или прокаливании. В принципе стараются избегать слишком высоких температур прокаливания (>900–1000°C), но, к сожалению, это не всегда возможно. В подавляющем большинстве случаев высушивание дает менее «точные» результаты, чем прокаливание.

Гравиметрической (весовой) формой (ГФ)называют соединение, массу

которого непосредственно измеряют взвешиванием. Требования к гравиметрической форме:

1. Гравиметрическая форма осадка должна быть стехиометрическим соедине-нием определенного состава. Это абсолютно необходимое условие лежит в основе всех расчетов.

2. Гравиметрическая форма должна иметь высокую химическую устойчивость на воздухе, то есть не поглощать влагу или CO₂, не окисляться кислородом. Так, например, CaO не является идеальной весовой формой, поскольку он весьма гигроскопичен и образует CaCO₃ за счет поглощения CO₂ из воздуха. В ряде случаев для выполнения этого условия приходится сильно повышать температуру прокаливания: осадок Al(OH)₃·nH₂O полностью переходит в Al₂O₃ уже при 700–800°C, но полученный при такой температуре Al₂O₃слишком гигроскопичен.

3. Желательно, чтобы содержание определяемого элемента в гравиметрической форме было как можно меньше. В этом случае уменьшается погрешность и увеличивается чувствительность 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

Ba 2+ + SO₄ 2− = BaSO₄↓ или схемы превращения Ba → BaSO₄↓

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

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

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.

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 компонента ω(X)(% масс):

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник