Количественный анализ Гравиметрия

Количественный анализ

Гравиметрия

Грaвиметрический анализ основан на определении массы вещества c помощью взвешивания. Определяемый компонент выделяют обычно отгонкой или осаждением.

B методах осаждения полученный осадок фильтруют, промывают, высушивают (прокаливают) и взвешива­ют. По массе полученного соединения вычисляют содержание оп­ределяемого компонента.

Соединение, в виде которого определяемый компонент осаж­дают (форма осаждения), должно удовлетворять ряду требований:

1) растворимость осадка должна быть настолько малой, что­бы осаждение было количественным (потеря вещества из-за неполноты осаждения не должна превышать 10-б моль/л, т. е. находиться за пределами чувствительности аналитических весов);

2) полученный осадок должен быть чистым и легкофильтруемым (крупнокристаллическим, если осадок кристаллический, и хорошо скоагулированным, если он аморфный).

Промытые осадки (кристаллические и аморфные) переводят в гравиметрическую форму, в виде которой производят взвешивание.

Гравиметрическую форму получают из формы осаждения либо высушиванием осадка до постоянной массы на фильтре с по­ристым дном, либо прокаливанием осадка до постоянной массы в фарфоровом тигле (или тигле из другого материала, если это оговорено в прописи).

К гравиметрической форме предъявляют следующие требования:

она должна иметь состав, точно отвечающий химической формуле; должна получаться при невысокой температуре (800-900 °С) и быть устойчивой в широком интервале температур; практически не должна реагировать с компонентами атмосферы; содержание определяемого элемента в гравиметрической форме должно быть малым.

Цель гравиметрического анализа - точное (до постоянной массы) взвешивание гравиметрической формы, а затем расчет результата.

Если, например, при определении магния получили грави­метрическую форму массой m(), то результат анализа может быть рассчитан из пропорции

                                       М() - 2М(Mg)

m () - m(Mg)

  m (Mg) = m () • 2M(Мg) /  М(),

                 

где М(Mg) и М() - молярные массы Mg и соот­ветственно.

Отношение молекулярных масс F= 2М(Mg) / М() на­зывают фактором пересчета или гравиметрическим фактором. Числовые значения F приводятся в справочниках по аналитиче­ской химии.

В общем виде гравиметрический фактор F – это отношение молярной массы определяемого компонента к молярной массе гравиметрической формы:

  ?1 • M (определяемое вещество)

  F = --------------------------------------------

  ?2 • M (гравиметрическая форма)

где ?1 и ?2 – целые числа, на которые надо умножить молярные массы, чтобы число атомов определяемого компонента в числителе и в знаменателе дроби было одинаковым.

Вычисление результатов гравиметрического анализа выполняют по следующей формуле:

  mопр. в-ва = mграв. ф • F,

где mопр. в-ва – масса определяемого компонента; mграв. ф – масса гравиметрической формы.

Массовая доля,  ? (%) определяемого вещества в образце рассчитывают по формуле:

  100

  ? = mграв. ф • F• -------  ,

  mнав

где mнав – масса навески образца, взятого на анализ.

Если навеска образца растворена в колбе вместимостью Vк и на одно определение берут пипеткой аликвоту раствора Vп, то уравнение дополняют множителем Vк / Vп :

  100  Vк

  ? = mграв. ф • F• -------  • ------ 

  mнав  Vп

Лабораторная работа 12 (вариант 4)

Отделение кальция от магния и определение кальция

Отделение кальция от магния проводят действием избытка раствора , который полностью осаждает ионы кальция, но не осаждает , образующий с ионами комплексное соединение:

В основе определения кальция лежит реакция осаждения:

Форма осаждения . Поскольку осадок обычно бывает загрязнен оксалатом магния, необхо­димо переосаждение. Гравиметрическая форма .

Реактивы:

Оксалат аммония , 4,5- и 0,1%-с растворы Хлороводородная кислота НСl(конц) Аммиак , 2,5% - й раствор Ме­тиловый оранжевый, 0,1% - й раствор Нитрат серебра , l% - й рас­твор Серная кислота (конц).

Посуда:

Колба мерная (100 мл) Пипетка (20 мл) Стаканы (100, 300-400 мл) Стеклянная палочка с резиновым наконечником Воронка Асбестовая сетка Фильтр - белая лента.

Выполнение работы.

Анализируемый раствор, содержащий не более 0,2 г кальция, в мерной колбе вместимостью 100 мл раз­бавляют до метки водой и перемешивают.

Аликвоту раствора (20 мл) пипеткой переносят в стакан вместимостью 300 мл, разбавляют его водой до 150-200 мл. Затем прибавляют 1 каплю метилового оранжевого, 5 мл концентрированной НСl и 50 мл 4,5% - ного раствора . Нагревают почти до кипения и медленно, по каплям, при помешивании добавляют 2,5% - ного раствора аммиака до перехода розовой окраски в жел­тую. Стакан с осадком помещают в сосуд - баню, наполненный холодной водой (воду в сосуде меняют несколько раз).

IIocлe  стояния в течение часа прозрачную жидкость декантируют через фильтр с белой лентой.

3атем 2-3 раза промывают осадок методом декантации 0,1%-м раствором , переносят осадок на фильтр и промывают на фильтре 2-3 раза тем же рас­твором до отрицательной реакции на (проба с , подкис­ленным ). Полученный осадок переосаждают.

Для переосаждения осадок растворяют в 50 мл горячей раз­бавленной (1:100) хлороводородной кислоты. Раствор разбавляют водой до 200 мл и добавляют к нему 1 г оксалата аммония, растворенного в небольшом объеме горячей воды. Смесь нагревают почти до кипения, и снова осаждают кальций, нейтрализуя кислый рас­твор аммиаком, как и при первом осаждении. Осадок тщательно промывают 0,1%-м раствором и высушивают.

Осадок с фильтром помещают в тигель и после озоления фильтра прокаливают до полного удаления углерода. Затем тигель охлаждают в эксикаторе.

К осадку, состоящему из и , после охлаждения тиг­ля добавляют 2-3 капли воды и 5-7 капель концентрированной . Воду и кислоту приливают к осадку медленно по стенке

тигля, удерживая его в наклонном положении, выжидая некоторое время после прибавления каждой капли, пока тигель остынет. 3атем тигель устанавливают на фарфоровом треугольнике, укрепленном на некотором расстоянии над асбестовой сеткой. Под сет­ку подводят горелку и осторожно нагревают до полного прекраще­ния выделения паров . Эту операцию рекомендуется выполнять в вытяжном шкафу. После этого сетку убирают и прокаливают тигель с   до постоянной массы на открытом пламени горелки.

Прокаленный тигель с осадком охлаждают в эксикаторе в течение 30-40 минут и взвешивают на аналитических весах. Прокаливание тигля с осадком повторяют до постоянной массы (допустимо расхождение при последовательных взвешиваниях не более, чем на 0.0002 г).

Массу (г) рассчитывают по формуле:

m () = m ()F Vк / Vп,

где:

F = М()/М() – гравиметрический фактор

m () – масса осадка, г

Vk, Vп – объемы мерной колбы и пипетки соответственно, мл.

Домашние задания.

1. Из навески каменного угля массой 2,6248 г после соответствующей обработки получили 0,3248 г BaSO4. Вычислить массовую долю (в %) серы в каменном угле. Пересчитать массовую долю серы на сухое вещество, если содержание влаги составило 2,58 %.

  Ответ: 1,75 %

2. Вычислить фактор пересчета (гравиметрический фактор) в следующих вариантах:

Вариант  1  2  3

Определяемое вещество  Bi  K3PO4  Mg

Гравиметрическая форма  Bi2O3  K2PtCl6  Mg2P2O7 

3. Вычислить число молекул воды (х) в молекулах кристаллогидратов солей, указанных в таблице, если из навески кристаллогидрата массой m1 (г) получили m2 (г) гравиметрической формы:

Вариант	соль	m1 (г)	Гравиметрическая форма	m2 (г)
1	BaCl2•x H2O	0,3245	BaSO4	0,3100
2	MgSO4•x H2O	0,5520	Mg2P2O7	0,2492
3	Al2(SO4)3•x H2O	0,7000	Al2O3	0,1070
4	CoSO4•x H2O	0,4800	BaSO4	0,3985
5	Cr2(SO4)3•x H2O	0,8500	Cr2O3	0,1803

  Ответ: 1) 2,0; 2) 7,0; 3) 18,0; 4) 7,0; 5) 18,0

4. Навеску алюминиевого сплава массой 0,1425 г растворили в колбе вместимостью 200,0 мл. Из 20,00 мл этого раствора получили осадок оксихинолината алюминия  Al(C9H6ON)3 массой 0,2012 г.  Вычислить массовую долю алюминия в сплаве  (в %).

  Ответ: 82,91%