Реферат з аналітичної хімії
на тему: гравіметричний аналіз.
Сутність гравіметричного аналізу
Гравіметричнийаналіз заснований на визначенні маси речовини.
В ходігравіметричного аналізу визначувана речовина або відганяється у виглядіякогось летючого з'єднання (метод відгонки), або осаджується з розчину ввигляді малорастворимого з'єднання (метод осадження). Методом отгонки визначають,наприклад, вміст кристалізаційної води в кристалогідратів, якщоречовина при нагріванні не зазнає інших хімічних змін, крімвиділення води:
ВаС1 2 • 2Н 2 Про (к) = ВаС1 2 (к) + 2Н 2 Про (г)
Спадмаси вихідної наважки дорівнює утриманню води.
Длявизначення вмісту SiO 2 частовикористовують реакцію з фтороводородной (плавикової) кислотою, в результатіякої утворюється летючий SiF 4 :
SiO 2 + 4HF = SiF 4 + 2Н 2 Про
Методотгонки застосовують також при аналізі карбонатів, деяких нітратів та іншихз'єднань, що утворюють леткі продукти реакції. Зміст аналізованогокомпонента визначають по зменшенню маси речовини в результаті термічноїобробки або по збільшенню маси поглинача газоподібних продуктів реакції.
Методи осадженнязастосовуються більш широко, і їх практичне значення набагато більше, ніжметодів відгонки.
Розглянемометоди осадження більш докладно. Слідом за розчиненням проби або отриманняманалізованого розчину виконуються наступні операції (мається на увазі, щоосаджується лише один визначається компонент):
1)осадження;
2)фільтрування і промивання осаду;
3)висушування або прожарювання осаду;
4)зважування;
5)розрахунок результату аналізу.
Практичнепроведення кожної з цих операцій засноване на досить розробленихтеоретичних уявленнях і багаторічному досвіді хіміків-аналітиків.
Розрахунки в гравіметричного аналізу
Якщо т -маса гравіметричної форми, наприклад BaSO 4 , а в результаті аналізу потрібно визначити масусірки S, то результат можна розрахувати запростий пропорції. Позначимо молярну масу BaSO 4 як М (BaSO 4 ), молярнумасу S як М (S). Складемо пропорцію:
Ставленнямолярної маси визначається компонента до молярній масі гравіметричної форминазивають фактором перерахунку, або гравіметричним фактором (множником), абопросто фактором і позначають буквою F.
z = mF.
Гравіметріче-ськийфактор показує масу визначуваної речовини, яке відповідає 1 ггравіметричної форми.
Диференціюваннярівняння і перехід до кінцевих приростам дає:
dX = dmF + mdF;
АХ = AmF + mAF.
Останнєспіввідношення показує, що чим менше фактор перерахунку F, тим менше похибка визначається величини АХ при одній ітієї ж похибки зважування Am. (Похибка фактора AF пренебрежимо мала, і з нею можна не рахуватися.) Це, всутності, друга формулювання вимоги великої молярної масигравіметричної форми.
Приобчисленні гравіметричного фактору необхідно враховувати стехіометричнікоефіцієнти в хімічних формулах визначається речовини і гравіметричноїформи, з тим, щоб число атомів визначуваного компонента в чисельнику ізнаменнику дробу було однаковим:
Кількабільш складні співвідношення виходять при розрахунку, наприклад, змісту Fe 3 O 4 , якщо гравіметричної формою є Fe 2 O 3 . У цьому випадку пропорція має вигляд
ГМ (Fe 2 O 3 ) - 1М (Fe 3 O 4 )
Обумовленийречовина може і не входити до складу гравіметричної форми. Наприклад,вміст заліза (Ш) у розчині сульфату заліза Fe 2 (SO 4 ) 3 можна визначити помасі осаду BaSO 4 , отриманого з цього розчину. Один моль Fe 2 (SO 4 ) 3 містить 2 моль Fe 3 + і 3 моль SOf, тому фактор перерахунку розраховується занаступній пропорції:
2М (Fe) - ЗМ (BaSO 4 ) = 2 M (Fe)
F - 1 3M (BaSO 4 ) '
Числовезначення факторів перерахунку для більшості практично важливих визначеньрозраховані з високою точністю і наведені в довідниках.
Гравіметричнийаналіз в області змістів визначається компонента декількох десятихвідсотка і більше характеризується дуже високою точністю. Орієнтовнупохибка гравіметричного методу можна оцінити за допомогою формули (2.19). Влабораторних роботах по гравіметричним методом звичайно потрібно визначитимасу речовини в перерахунку на задане з'єднання. Наприклад, при аналізісульфату результат визначення часто перераховують на зміст SO 3 по формулі
ffi (SO 3 ) = m (BaSO 4 ) F,
де m (SO 3 ) - маса SO 3 ; m (BaSO 4 ) - маса прожареного осаду BaSO 4 , що залишається постійною при повторному прожаренні, F - фактор перерахунку.
Відноснапохибка визначення маси SO 3 дорівнює відносної похибкивизначення маси BaSO 4 . Маса гравіметричної форми m (BaSO 4 ) виходить як різниця двох зважувань нааналітичних вагах:
m (BaSO 4 ) = т 1 - т 2 ,
де т 1 - Сумарна маса тигля і BaSO 4 ; m 2 - маса порожнього тигля.
Похибказважування приблизно однакова в обох випадках:
S X = S 2 .
Взаводських і науково-дослідних лабораторіях нерідко потрібно визначитисірку в будь пробі в перерахунку на масову частку (%) SO 3 . У ході аналізу сірковмісні сполуки окислюють доSO3 ~ і осаджують у вигляді BaSO 4 , який потім зважують. Якщо осадження BaSO 4 проводиться в аліквоти, результати такого аналізуможуть бути розраховані за формулою Прожарювання осаду до постійної масиприпиняють, коли два послідовних зважування розрізняються не більше ніж на2 • 10 ~ 4 г, що характеризує звичайну похибка зважування нааналітичних терезах.
Похибкарозглянутого аналізу залежить головним чином від відносної похибкизважування прожареного осаду і від відносної похибки визначенняобсягу піпетки. Отже, реального збільшення точності аналізу можнадосягти зменшенням саме цих похибок. У той же час слід зазначити,що зменшення похибки в масі наважки для аналізу або обсязі мірної колбине призведе до скільки-небудь помітного зменшення похибки аналізу.
Практичне застосування
Гравіметричнийаналіз - один з найбільш універсальних методів. Він застосовується для визначеннямайже будь-якого елементу. У більшій частині гравіметричних методик використовуєтьсяпряме визначення, коли з аналізованої суміші виділяється цікавитькомпонент, який зважується у вигляді індивідуального з'єднання. Частинаелементів періодичної системи (наприклад, сполуки лужних металів ідеякі інші) нерідко аналізується за непрямими методиками. У цьому випадкуспочатку виділяють два певних компонента, переводять їх у гравіметричнуформу і зважують. Потім одне із з'єднань або обидва переводять в іншугравіметричну форму і знову зважують. Зміст кожного компонентавизначають шляхом нескладних розрахунків.
Визначенняводи. Знання вологостіпроби необхідно для точного розрахунку результатів аналізу та змісту іншихкомпонентів. Крім цього, вода входить до складу багатьох з'єднань впевних стехіометричних відносинах (в кристалогідратів). Длявизначення води розроблені прямі і непрямі методи.
Внепрямих методах воду визначають по зменшенню маси проби при зневодненнінагріванням або шляхом витримування в ексикаторі з енергійним водоотнимающих речовин(Р 2 Про 5 , концентрована H 2 SO 4 та ін.) Метод дає правильнірезультати, якщо при цьому в пробі не відбувається ніяких...
