Приклади практичного застосування методів гравіметричного аналізу

Визначення води. Знання вологості проби необхідно для точного розрахунку результатів аналізу і змісту інших компонентів. Окрім цього, вода входить до складу багатьох сполук в певних стехиометрических співвідношеннях (в кристалогідрати ). Для визначення води розроблені прямі і непрямі методи.

У непрямих методах воду визначають по зменшенню маси проби при зневодненні нагріванням або шляхом витримування в ексикаторі з енергійним водовіднімаючих речовиною ( Р2О5 , концентрована H 2 SO 4 та ін.). Метод дає правильні результати, якщо при цьому в пробі не відбувається ніяких інших процесів, окрім видалення води, тобто проба не містить інших летких речовин.

Для визначення вологості пробу зазвичай витримують при температурі 105-1100С до постійної маси. Стехіометрична або кристаллизационная вода при цьому видаляється не завжди, а зневоднення деяких речовин, наприклад гідроксидів заліза, алюмінію і ін., Вимагає вже значно більш високої температури (700-8000С і вище). При визначенні вологості органічних речовин часто використовується нагрівання у вакуумі Мається на увазі не абсолютний вакуум, а витримування в посудині, з якої відкачують повітря. Залишковий тиск в такому посудині обичто становить кілька міліметрів ртутного стовпа. при температурі нижче 1000С.

У прямих методах визначення води водяні пари поглинаються осушувачем - спеціальною речовиною, енергійно поглинає вологу ( CaCl 2 , Mg (ClO 4 ) 2 , та ін.). Вміст води визначається по збільшенню маси осушувача, звичайно, якщо він не поглинає інших речовин, крім води.

Визначення сірки в розчинних сульфатах. визначення сірки в речовинах, що містять розчинні сульфати , Засноване на осадженні SO 4 2- у вигляді BaSO 4

Ba 2 + SO 4 2 = BaSO 4 ↓.

розчинність сульфату барію в воді мала ( ПР = 1,1 ∙ 10-10), отже, це з'єднання є підходящою осаждаемой формою при визначенні сірки. при прожаренні BaSO 4 не змінюється, тому він також є і гравіметричної формою , Що задовольняє практично всім необхідним вимогам. Недоліком сульфату барію є схильність до утворення дрібних кристалів, що ускладнює його фільтрування . Тому при осадженні необхідно створювати умови, що сприяють утворенню крупнокрісталліческіх опадів (див. розд. 5.4 ). Найважливішим із цих умов є повільне додавання осадителя, яке необхідно також і для отримання більш чистого осаду BaSO 4. підвищення розчинності осаду в процесі його формування для зменшення ступеня пересичення розчину щодо осаждаемого з'єднання, досягається додаванням невеликої кількості HCl або підвищенням температури.

Для отримання гравіметричної форми прожарювання отриманого осаду здійснюють при температурі 800-9000с. При більш високих температурах BaSO 4 розкладається:

BaSO 4 = BaO + SO 3 ↑.

масу сульфат-іона (Г) в аналізованої пробі знаходять за формулою

m = F m Г.Ф. ,

де F = 0,4116 - фактор перерахунку , M Г.Ф. - маса гравіметричної форми .

Визначення кремнієвої кислоти. кремнієва кислота або її солі входять до складу багатьох гірських порід, руд та інших об'єктів. При обробці гірських порід або мінералів кислотами в осаді залишається кремнієва кислота з перемінним вмістом води. Якщо аналіз починається зі сплаву проби, гідратованих кремнієва кислота утворюється при кислотному вилуговуванні плаву. Більшість елементів при такій обробці утворює розчинні сполуки, легко відокремлюються від осаду фільтруванням . Але поділ може бути неповним, тому що гідратованих кремнієва кислота може частково проходити через фільтр у вигляді колоїдного розчину . Тому перед фільтруванням осад кремнієвої кислоти прагнуть повністю зневоднені виправними з HCl . При прожаренні кремнієва кислота переходить в безводний SiO 2 , Котрий є гравіметричної формою . За його масі часто розраховують результати аналізу . Гідратований діоксид кремнію SiO 2 ∙ nH 2 O є відмінним адсорбентом, тому осад SiO 2 виявляється забрудненим адсорбованими домішками. Справжній зміст діоксиду кремнію визначають шляхом обробки прокаленного осаду фтороводородной кислотою при нагріванні, в результаті чого утворюється летючий SiF 4 :

SiO 2 + 4 HF = SiF 4 ↑ + 2 H 2 O ↑.

Спад маси після обробки осаду фтороводородной кислотою дорівнює змістом SiO 2 в пробі.

визначення заліза і алюмінію . при аналізі силікатів , вапняків , деяких руд та інших гірських порід ці елементи часто визначають гравіметричним методом в суміші з титаном , марганцем і фосфатом як суму так званих полуторних оксидів . Зазвичай після відділення кремнієвої кислоти (Див. Вище) в кислому розчині проводять осадження сульфідів ( міді і інших елементів), і в фильтрате після видалення сірководню осаджують суму полуторних оксидів аміаком в аміачному буферном розчині . Осад гідроксидів промивають декантацією і переосаждают, після чого фільтрують, промивають і прожарюють. Прожарений осад містить оксиди Fe 2 O 3 , Al 2 O 3 , TiO 2 , MnO 2 . Іноді аналіз на цьому закінчується, тому що буває достатнім визначити тільки суму оксидів і не потрібно встановити зміст кожного компонента. При необхідності більш детального аналізу прожарений осад сплавляють з піросульфат калію для перекладу оксидів в розчинні сульфати , І після розчинення плаву визначають в розчині окремі компоненти - залізо титриметрическим або гравиметрическим методом, титан і марганець - фотометрическим , фосфор - гравиметрическим (Марганець і фосфор аналізуються зазвичай з окремою навішування). зміст алюмінію розраховують по різниці. Пряме гравіметрічне визначення заліза в сумі полуторних оксидів засноване на відновленні Fe (III) сірководнем до Fe (II) і осадженні FeS в аміачної середовищі У розчині аміаку або в аміачному буферному розчині. у присутності винної кислоти як маскує агента. Осад FeS розчиняють в HCl , Окислюють при нагріванні азотною кислотою і в облогу Fe (OH) 3 аміаком. Аналіз закінчують зважуванням Fe 2 O 3 , Що утворюється після прожарювання.

визначення калію і натрію . Гравіметричне визначення лужних металів відноситься до порівняно складним аналізам, головним чином через високу розчинності солей цих металів. Калій і натрій можуть бути визначені один в присутності іншого, але нерідко застосовується і непрямий аналіз: визначають суму хлоридів або сульфатів цих металів, потім зміст одного з них встановлюють експериментально, а зміст іншого розраховують по різниці. Іноді використовують метод визначення сумарної маси хлоридів калію і натрію, а потім після обробки сірчаною кислотою - сумарною маси їх сульфатів . Якщо m 1-маса хлоридів, m 2 - маса сульфатів, а ω - масова частка (%) KCl в осаді хлоридів, то

,

звідки легко розраховується ω.

Калій в присутності натрію може бути обложений у вигляді K 2 [PtCl 6 ] або KClO 4 . В даний час дорогі сполуки платини для цієї мети практично не застосовують. розчинність перхлората калію в воді різко зменшується в присутності органічних розчинників . На практиці часто проводять осадження KClO 4 в присутності суміші рівних частин н -бутанола і етилацетату . гравіметричної формою є До ClO 4, висушений при 350 ° С. Натрій в присутності калію осідає цінкуранілацетатом як потрійний ацетат складу CH 3 COONa ∙ (CH 3 COO) 2 Zn ∙ 3 (CH 3 COO) 2 UO 2, і це ж з'єднання у вигляді повітряно -сухі осаду є гравіметричної формою.

Визначення органічних сполук. В гравіметричного аналізу органічних сполук використовується здатність деяких реагентів вступати у взаємодію з функціональними групами (Карбонильной, азо-, сульфо- і т.д). Таким чином, стає можливим аналізувати цілий клас речовин, що мають дану групу. Наприклад, метоксігруппи можна визначити за схемою:

ROCH 3 + HI = ROH + CH 3 I,

CH 3 I + Ag + + H 2 O = AgI + CH 3 OH + H +.

Гравіметричної формою є AgI, по масі которго розраховують результат аналізу .

Рішення типових задач

До наступного розділу

До змісту

© Н.Г. Домина, С.А. Зуйкова, А.І. Хлєбніков, Н.А. Чемерис