Гравиметрический анализ
Осаждаемая и гравиметрическая формы
Гравиметрия — старейший точный метод: определяемый компонент отделяют в виде осадка и взвешивают.
| Определяемое | Осаждаемая форма | Гравиметрическая форма | Фактор \(F\) |
|---|---|---|---|
| Fe | \(\ce{Fe(OH)3}\) | \(\ce{Fe2O3}\) (900 °C) | 0,6994 |
| \(\ce{Cl-}\) | AgCl | AgCl (130 °C) | 0,2474 |
| S, \(\ce{SO4^2-}\) | \(\ce{BaSO4}\) | \(\ce{BaSO4}\) (800 °C) | 0,1374 (S) |
| Mg, \(\ce{P2O5}\) | \(\ce{MgNH4PO4*6H2O}\) | \(\ce{Mg2P2O7}\) (1000 °C) | 0,2184 (Mg), 0,6378 (\(\ce{P2O5}\)) |
| Ca | \(\ce{CaC2O4*H2O}\) | CaO (1100 °C) или \(\ce{CaCO3}\) (500 °C) | 0,7147 / 0,4004 |
| Ni | Ni(dmgH)\(_2\) | тот же (120 °C) | 0,2032 |
Гравиметрический фактор \(F = \dfrac{a\cdot M(\text{определяемого})}{b\cdot M(\text{формы})}\), где \(a\) и \(b\) уравнивают число атомов ключевого элемента. Малый фактор (органические осадки, фосфоромолибдат) — выгоден: ошибка взвешивания меньше влияет на результат.
scienceПолучение гравиметрических форм
- \(\ce{2Fe(OH)3 ->[t] Fe2O3 + 3H2O}\).
- \(\ce{CaC2O4*H2O ->[1100 °C] CaO + CO ^ + CO2 ^ + H2O ^}\).
- \(\ce{BaCl2 + Na2SO4 -> BaSO4 v + 2NaCl}\) — горячий подкисленный раствор, медленное осаждение.
Условия осаждения
Чтобы осадок был полным, чистым и удобным для фильтрования:
Кристаллические осадки (\(\ce{BaSO4}\), \(\ce{CaC2O4}\)): осаждают из горячих разбавленных растворов, медленно добавляя разбавленный осадитель при перемешивании (мало центров кристаллизации — крупные кристаллы), затем выдерживают для «созревания» (мелкие кристаллы растворяются, крупные растут).
Аморфные осадки (\(\ce{Fe(OH)3}\), \(\ce{Al(OH)3}\)): осаждают из горячих концентрированных растворов в присутствии электролита-коагулянта (\(\ce{NH4NO3}\)), быстро фильтруют.
Промывание: небольшими порциями промывной жидкости; для аморфных — раствором летучего электролита (\(\ce{NH4NO3}\), \(\ce{NH4Cl}\)), иначе осадок пептизируется (переходит в коллоид и проходит через фильтр). Полноту промывания проверяют реакцией на удаляемый ион.
Прокаливание до постоянной массы: две последовательные массы после прокаливания различаются не более чем на 0,0002 г.
boltМалый избыток осадителя
Небольшой избыток осадителя понижает растворимость (общий ион), но большой может растворить осадок (комплексы: AgCl в избытке хлорида — \(\ce{[AgCl2]-}\)) или загрязнить его (соосаждение).
errorСоосаждение
Посторонние ионы захватываются осадком: адсорбцией на поверхности, окклюзией внутри кристаллов, образованием смешанных кристаллов. Лечение — переосаждение, промывка, созревание.
Ошибки гравиметрии
Ошибки удобно классифицировать по знаку:
- завышение: неполное прокаливание (осадок содержит воду), соосаждение примесей, гигроскопичность прокалённого осадка, не отмытый осадитель;
- занижение: заметная растворимость осадка, потери при переносе и фильтровании, пептизация при промывке, восстановление осадка при прокаливании (например, \(\ce{BaSO4}\) частично восстанавливается углем фильтра до BaS).
edit_noteНаправление ошибки
Если осадок \(\ce{BaSO4}\) соосадил немного \(\ce{BaCl2}\), масса осадка больше истинной — результат по сульфату завышен. Если \(\ce{BaSO4}\) при прокаливании частично восстановился углём фильтра до BaS (\(M = 169\) против 233), масса уменьшилась — результат занижен (осадок потом смачивают серной кислотой и прокаливают повторно).
boltПравило для ответа
Сначала: как ошибка меняет массу взвешиваемой формы? Затем: как масса формы связана с результатом (прямо пропорционально)? Так вы не запутаетесь в знаке.
push_pinГлавное
Гравиметрия: определяемый компонент переводят в малорастворимую осаждаемую форму (\(\ce{Fe(OH)3}\), \(\ce{CaC2O4}\), \(\ce{MgNH4PO4}\), \(\ce{BaSO4}\), AgCl), промывают, высушивают или прокаливают до гравиметрической формы известного состава (\(\ce{Fe2O3}\), CaO, \(\ce{Mg2P2O7}\), \(\ce{BaSO4}\), AgCl) и взвешивают до постоянной массы. \(w = m_\text{грав}\cdot F/m_\text{навески}\), фактор \(F = aM(\text{X})/bM(\text{формы})\). Условия: кристаллические осадки — из горячих разбавленных растворов медленно, с «созреванием»; аморфные — из концентрированных с электролитом-коагулянтом; промывка — раствором летучего электролита. Ошибки: соосаждение, неполное осаждение, пептизация, неполное прокаливание, гигроскопичность.
Закрепите теорию: 9 заданий с проверкой и подсказками, урок зачитывается от 70 %.