Гравиметрический метод

Гравиметрический метод основан на определении массы вещества. Аналитическим сигналом является масса.

В ходе анализа определяемое вещество или отгоняется в виде какого-либо летучего соединения (метод отгонки), или осаждается из раствора в виде малорастворимого соединения (метод осаждения). Методом отгонки определяют, например, содержание кристаллизационной воды в кристаллогидратах, если вещество при нагревании не претерпевает других химических превращений, кроме выделения воды:

BaCl₂∙H₂O_(k) = BaCl_2(k) + 2 H₂O_(г)

Метод отгонки применяют также при анализе карбонатов, некоторых нитратов и других соединений, образующих летучие продукты реакции. Содержание анализируемого компонента определяют по изменению массы вещества в результате термической обработке (обычно, уменьшению – косвенная отгонка) или по увеличению массы поглотителя газообразных продуктов реакции – прямая отгонка.

Методы осаждения применяют более широко и их практическое значение намного больше, чем методов отгонки. Суть метода осаждения заключается в выделении определяемого компонента в виде малорастворимого соединения и взвешивания осадка после отделения и прокаливания или высушивания до постоянной массы. Соединение, в виде которого определяемый компонент осаждается из раствора, называется осаждаемой формой. Например, при осаждении сульфата осаждаемой формой является BaSO₄, при осаждении железа (III) – соответствующий гидроксид Fe(OH)₃. Соединение, в виде которого производят взвешивание, называют гравиметрической формой.

При высушивании и прокаливании осадков могут происходить химические процессы, например:

2 Fe(OH)₃= Fe₂O₃ + 3 H₂O

CaC₂O₄ = CaO + CO

Гравиметрическая форма по составу может отличаться от формы осаждения. Нередко осаждаемая форма и гравиметрическая форма совпадают:

Определяемый ион Осаждаемая форма Гравиметрическая форма

SO BaSO₄ BaSO₄

Ca²⁺ CaC₂O₄∙H₂O CaO, CaSO₄

Fe³⁺ Fe₂O₃ ∙nH₂O Fe₂O₃

К осаждаемой форме предъявляются следующие требования:

1) осадок должен быть малорастворим, т.е. осаждение должно быть достаточно полным (ПР<10^-8 для бинарных соединений);

2) полученный осадок должен быть чистым и легко фильтруемым. Чистота и фильтруемость осадка в большой мере зависит от формы, в которой он получается в процессе осаждения.

По форме осадки делятся на кристаллические и аморфные. Форма осадка определяется природой соединения и условиями его получения. Соединения с полярной связью, обладающие сравнительно высокой растворимостью, проявляют склонность к образованию кристаллических осадков (BaSO₄, CaC₂O₄∙H₂O, MgNH₄PO₄∙nH₂O). Соединения с ковалентной или малополярной связью, с ограниченной растворимостью, а также склонные к гидратации, образуют аморфные осадки (SiO₂ ∙nH₂O, Fe₂O₃ ∙nH₂O). При гравиметрических определениях следует стремиться к получению крупнокристаллических осадков.

В практике химических лабораторий обычно используют методики, в которых приведены готовые формулы для расчёта результатов анализа. В эти формулы входит постоянный множитель, называемый фактором пересчёта или гравиметрическим фактором, который служит для вычисления содержания какого-либо компонента в анализируемой пробе, если известна масса гравиметрической формы этого компонента. При вычислении гравиметрического фактора необходимо учитывать стехиометрические коэффициенты в химических формулах определяемого вещества и гравиметрической формы, с тем чтобы число атомов определяемого компонента в числителе и знаменателе дроби было одинаково:

F = (40)

Равенство числа атомов обеспечивают коэффициенты и соотношения (40). Например, при расчёте содержания Mg по массе Mg₂Р₂О₇ фактор пересчёта будет равен:

F = .

Пример 9. Какова должна быть навеска чугуна с массовой долей серы 2% для её гравиметрического определения в виде сульфата бария, чтобы при анализе можно было получить 0,5 г осадка?

Решение. Вычисляем фактор пересчёта:

F = =

Умножив фактор пересчёта на массу весовой формы, получают массу серы:

0,5 ∙0,1373= 0,0687 г.

вычисляют необходимую массу чугуна для анализа, учитывая массовую долю серы:

Вариант 1.

8. Какую массу технического сульфата натрия с массовой долей Na₂SO₄ 90% нужно взять для гравиметрического анализа, чтобы масса осадка BaSO₄ была равной 0,5 г?

Вариант 2.

8. При определении массовой доли оксида кремния в минерале необходимо, чтобы масса прокаленного осадка SiO₂ была не более 0,2 г. Вычислить массу минерала, необходимого для анализа, если в его составе 30% кремния.

Вариант 3.

8. При определении железа осаждением в виде гидроксида масса прокалённого осадка должна быть не более 0,15 г. Рассчитать массу соли Мора (Fe(NH₄)₂(SO₄)₂∙6H₂O), необходимую для анализа.

Вариант 4.

8. При определении магния осаждением в виде MgNH₄PO₄ масса прокалённого осадка не должна превышать 0,3 г. Рассчитать массу образца для анализа с массовой долей MgСО₃ 40%.

Вариант 5.

8. Рассчитать навеску чугуна для определения в нем серы путём сжигания, окисления и осаждения в виде BaSO₄, чтобы масса осадка BaSO₄ была 0,2 г, если массовая доля серы в чугуне составляет 0,8-1,0%.

Вариант 6.

8. Какой должна быть навеска пигмента для определения в нём хрома в виде BaCrO₄, чтобы масса осадка была не более 0,1 г? Массовая доля Cr₂О₃ в пигменте 20%.

Вариант 7.

8. Вычислить навеску технического стеарата хрома с массовой долей хрома 10 % для его гравиметрического определения в виде BaCrO₄, чтобы масса осадка была при анализе 0,3 г.

Вариант 8.

8. Рассчитать навеску сплава с массовой долей Mg 0,5 %, чтобы при гравиметрическом определении получилось 0,1 г Mg₂Р₂О₇.

Вариант 9.

8. Рассчитать навеску известняка для определения в нем оксида кальция так, чтобы масса прокалённого осадка СаО была 0,1 г, если известняк имеет массовю долю СаСО₃ 75%.

Вариант 10.

8. Какую массу гербицида, содержащего около 7 % KOCN, следует взять для анализа, чтобы после осаждения цианата семикарбазидом по реакции

OCN^- + NH₂CONHNH → NH₂CONHNHCONH₂↓

получить 0,25 г осадка [NH₂CONH]₂?

Поиск по сайту: