какие требования предъявляются к весовой форме

Требования к осаждаемой форме. Требования к весовой форме.

Гравиметрические методы анализа. Методы разделения и концентрирования.

Сущность гравиметрического метода анализа. Классификация.

Гравиметрическим анализом называют метод количественного химического анализа, основанный на точном измерении массы определяемого вещества или его составной части, выделенной в элементарном виде, или в виде малорастворимого соединения определенного состава.

Гравиметрические методы делятся на три группы: методы осаждения, методы отгонки и методы выделения. Наиболее распространены методы осаждения, поэтому можно встретить и такую формулировку: гравиметрия – метод количественного анализа, в котором переведенную в раствор составную часть пробы осаждают в виде малорастворимого соединения, по массе которого на основе законов стехиометрии находят количество (массу, массовую долю) определяемого компонента.

Гравиметрические методы разработаны для большинства неорганических анионов и катионов, для нейтральных соединений таких, как вода, диоксид серы, углекислый газ, йод а также для целого ряда органических соединений.

Достоинством гравиметрических методов является их высокая точность: при анализе простых образцов с содержанием определяемого аналита более 1% погрешность анализа можно снизить до 0.1 – 0.2 % что редко удается другими методами. При увеличении сложности состава образца погрешности неизбежно возрастают или приходится затрачивать массу времени на их преодоление.

Недостатками гравиметрических методов являются, во – первых, то, что реагенты, используемые в гравиметрии, за редким исключением, не очень специфичны, поскольку они способны образовывать осадки с группой ионов. Следовательно, требуется предварительное отделение или маскирование мешающих ионов. Во – вторых, как следует из схемы 3.1, в которой представлена последовательность операций гравиметрического анализа в самом общем случае, его длительность и трудоемкость. Поэтому эти методы оправдывают себя, как правило, при анализе единичных образцов, когда требуется высокая точность анализа

Требования к осаждаемой форме. Требования к весовой форме.

Осаждаемой формой (ОФ) называют малорастворимое соединение, в виде которого из раствора выделяют определяемый компонент. Часто осаждаемая форма не имеет определенного состава, например, Fe(OH)₃·nH₂O, Al(OH)₃·nH₂O. Требования к осаждаемой форме:

2. Осадок должен получаться в форме, удобной для отделения его от раствора (фильтрованием или центрифугированием)и его промывания и не должен быть загрязнен примесями, не удаляемыми при промывке. Как правило, наибольшие проблемы в этом плане представляют аморфные осадки (Fe(OH)₃·nН₂O, Al(OH)₃·nH₂O), сильно адсорбирующие посторонние ионы. Кроме того, некоторые кристаллические осадки также сорбируют посторонние ионы (BaSО₄) или способны образовывать коллоидные растворы (AgCl). И в том, и в другом случае приходится подбирать особые условия осаждения и промывания осадка, а иногда и маскировать посторонние ионы.

Осадок должен легко и полно переходить в гравиметрическую форму при просушивании или прокаливании. В принципе стараются избегать слишком высоких температур прокаливания (>900–1000°C), но, к сожалению, это не всегда возможно. В подавляющем большинстве случаев высушивание дает менее «точные» результаты, чем прокаливание.

Гравиметрической (весовой) формой (ГФ)называют соединение, массу

которого непосредственно измеряют взвешиванием. Требования к гравиметрической форме:

1. Гравиметрическая форма осадка должна быть стехиометрическим соединением определенного состава. Это абсолютно необходимое условие лежит в основе всех расчетов.

2. Гравиметрическая форма должна иметь высокую химическую устойчивостьна воздухе, то есть не поглощать влагу или CO₂, не окисляться кислородом. Так, например, CaO не является идеальной весовой формой, поскольку он весьма гигроскопичен и образует CaCO₃ за счет поглощения CO₂ из воздуха. В ряде случаев для выполнения этого условия приходится сильно повышать температуру прокаливания: осадок Al(OH)₃·nH₂O полностью переходит в Al₂O₃ уже при 700–800°C, но полученный при такой температуре Al₂O₃слишком гигроскопичен.

3. Желательно, чтобы содержание определяемого элемента в гравиметрической форме было как можно меньше. В этом случае уменьшается погрешность и увеличивается чувствительность анализа.

Источник

Какие требования предъявляются к весовой форме

Каждый вопрос экзамена может иметь несколько ответов от разных авторов. Ответ может содержать текст, формулы, картинки. Удалить или редактировать вопрос может автор экзамена или автор ответа на экзамен.

Весовая (гравиметрическая) форма— это соединение, в виде которого взвешивается определяемый элемент. К весовой форме предъявляются следующие требования:

— состав весовой формы должен точно соответствовать её химической формуле;

— весовая форма должна обладать химической устойчивостью к компонентам воздуха (пары воды, кислород, СО2 и т.д.) и продуктам сгорания фильтра;

— весовая форма должна быть термически устойчивой в широком интервале температур;

— желательно малое содержание определяемого элемента в весовой форме (по возможности минимальное значение гравиметрического фактора пересчета), чтобы погрешности в определении её массы в меньшей мере сказывались на результатах анализа

Весовую форму получают из формы осаждения либо высушиванием, либо прокаливанием осадка до постоянной массы. Условия перевода в гравиметрическую форму зависят от свойств осадка и его стабильности.

Высушивание в сушильном шкафу при 100-1150С используют для осадков, разлагающихся нестехиометрично при более высоких температурах. Обычно таким способом получают весовую форму при определении металлов с помощью органических реагентов-осадителей, например, при определении никеля с диметилглиоксимом (реактив Чугаева), или кобальта с α-нитрозо-β-нафтолом.Иногда применяют высушивание без нагревания путем последовательной промывки осадка водой, спиртом и эфиром и удаления следов эфира продувкой сухим воздухом. Таким способом высушивают легко разлагающийся осадок цинкуранилацетата натрия NaZn(UO2)3(CH3COO)9 при гравиметрическом определении натрия. Высушиванию подвергают осадки, полученные фильтрованием через доведенные до постоянной массы стеклянные фильтры. При высушивании состав осадка не меняется, а удаляется только внешняя (гигроскопическая) влага и легко летучие примеси, например, остаток органического растворителя реагента-осадителя.

Осадок (форма осаждения), полученный при фильтровании через бумажный беззольный фильтр, предварительно высушивают вместе с фильтром в сушильном шкафу при температуре около 1000С, а затем прокаливают. Для этого сухой фильтр с осадком помещают в предварительно прокаленный до постоянной массы и взвешенный тигель (фарфоровый, кварцевый, платиновый) и осторожно озоляют (обугливают) в пламени газовой горелки или на электрической плитке, следя за тем, чтобы фильтр не воспламенялся (во избежание потерь при сгорании фильтра). По окончании озоления тигель с осадком прокаливают в муфельной печи до постоянной массы при температуре, зависящей от природы осадка. Например, сульфат бария прокаливают при 700-9000С; при этом состав осадка не меняется, а удаляются только примеси. Температура прокаливания осадка не должна превышать 11000С, так как дальнейшее увеличение температуры может привести к разложению гравиметрической формы, например:

BaSO4®BaO+ SO3­(> 13000C)

При прокаливании с осадком могут происходить химические превращения, приводящие к получению стабильной гравиметрической формы. Так, при определении железа гидратированная осаждаемая форма Fe(OH)3∙xН2О при прокаливании переходит в весовую форму Fe2O3, а двойная соль MgNH4PO4, осаждаемая в ходе определения магния, в устойчивый пирофосфат магния – Mg2P2O7.

Техника доведения пустого стеклянного фильтра и тигля для прокаливания, а также фильтра и тигля с осадком до постоянной массы изложена в разделе II настоящих методических указаний при описании выполнения лабораторных работ. По разности измеренных масс тигля (фильтра) с осадком и пустого тигля (фильтра) рассчитывают массу весовой формы, которую используют для расчета результатов гравиметрического анализа.

Источник

Портал аналитической химии

Методики, рекомендации, справочники

Требования к весовой форме.

1. Важнейшим требованием, предъявляемым к весовой форме, является точное соответствие ее состава химической формуле. Ясно, что если бы такое соответствие не имело места, например если бы взвешиваемый осадок был химически не индивидуальным веществом строго определенного, соответствующего формуле состава, а какой-либо неопределенной смесью, то вычисление результатов анализа было бы невозможным.

Между тем многие из получаемых при анализе осадков не удовлетворяют этому требованию. Например, осадок гидроокиси железа не соответствует точно формуле Fe(OH)3, а содержит переменное, зависящее от условий осаждения и неизвестное количество воды.

Таким образом, формулу его следует писать в виде Fe2O3-ZtH2O. При прокаливании гидроокиси железа вся эта вода удаляется и образуется соединение вполне определенного состава, строго соответствующего формуле Fe2O3.

Именно вследствие того что первоначально выпадающие осадки часто не удовлетворяют требованию соответствия состава формуле, и приходится прибегать к их прокаливанию. Кроме того, при прокаливании полностью удаляется из осадка удерживаемая им вода и неотмытые летучие примеси, а также происходит озоление фильтра.

2. Вторым требованием является достаточная химическая устойчивость весовой формы. Очевидно, работа затруднится, если весовая форма будет легко изменять свой состав вследствие, например, поглощения водяных паров или CO2 из воздуха, окисления (или восстановления), разложения и тому подобных процессов.

Ведь при этом нарушается то соответствие состава осадка формуле, о котором говорилось выше. Наличие у осадка подобных свойств, хотя и не сделало бы определение невозможным, но потребовало бы соблюдения ряда предосторожностей, предупреждающих изменение состава осадка, и тем самым усложнило бы анализ.

Во избежание этого нередко предпочитают превращать обладающие подобными свойствами осадки в более удобную весовую форму, обрабатывая их соответствующими реагентами. Например, осадок CaO, легко поглощающий H2O и CO2 из воздуха (что за-. трудняет точное взвешивание его), иногда превращают в CaSO4 путем обработки его в тигле серной кислотой, избыток которой удаляют выпариванием.

К обработке осадка реагентами приходится прибегать и в тех случаях, когда осадок при прокаливании частично восстанавливается углем и продуктами неполного сгорания фильтра.

3. Наконец, желательно, чтобы содержание определяемого элемента в весовой форме было как можно меньшим, так как погрешности определения (например, ошибки взвешивания, потери от растворимости осадка или от недостаточно полного перенесения его на фильтр и т. д:) при этом меньше скажутся на окончательном результате анализа.

Опыт показывает, что при выделении осадка из раствора он всегда увлекает из раствора различные посторонние вещества или ионы. К ним принадлежат также и ионы осадителя, от которых осадки приходится отмывать. Поскольку это отмывание может оказаться недостаточно полным, выгодно, чтобы осадитель был веществом летучим, так как в этом случае не удаленная часть его при промывании улетучится при прокаливании. Именно поэтому Fe3+ осаждают действием NH4OH, а не KOH или NaOH; Ba2+ действием H2SO4, а не Na2SO4 или K2S04; Ag+ действием HCl, а не NaCl и т. д.

Конечно, не всегда это правило может быть соблюдено. Например, при осаждении Cu2+ в виде Cu(OH)2 приходится применять не NH4OH, в избытке которого осадок растворим, a NaOH или KOH и т. д.

Понятно, что в таких случаях промывать осадки следует особенно тщательно.

В большинстве анализов осаждать определяемый ион приходится в присутствии ряда других ионов. Поэтому необходимо считаться с возможностью осаждения применяемым реагентом наряду с нужными также и других малорастворимых веществ. Чтобы этого не произошло, весьма важно выбрать такой осадитель, который осаждал бы только данный ион, т. е. являлся бы достаточно специфическим.

Конечно, специфический осадитель удается найти не всегда, поэтому приходится применять маскировку мешающих определению ионов, т. е. связывать их в достаточно прочные комплексы, не осаждаемые данным реактивом; если же маскировка невозможна, тем или иным способом удаляют эти ионы из раствора. Применяемые при этом методы будут подробнее рассмотрены в дальнейшем.

Источник

Гравиметрия. Формы осадка, фактор пересчета, методика

» data-shape=»round» data-use-links data-color-scheme=»normal» data-direction=»horizontal» data-services=»messenger,vkontakte,facebook,odnoklassniki,telegram,twitter,viber,whatsapp,moimir,lj,blogger»>

ГРАВИМЕТРИЯ

Формы осадка в гравиметрическом анализе

Гравиметрия — химический метод анализа, в ходе которого определяемое вещество выделяют из раствора в виде малорастворимого осадка. Осадок подвергают необходимой обработке и взвешивают. Из полученного значения массы находят содержание определяемого компонента. Необходимо, чтобы осаждение было количественным (99,9 %). Следует избегать загрязнения осадка другими веществами, т. е. не должно быть соосаждения, адсорбции.

В практике химических лабораторий обычно пользуются методиками с уже готовыми формулами для расчета. Существуют две формы осадка в гравиметрическом анализе осаждаемая и весовая.

Осаждаемая форма — соединение, осаждаемое из раствора и содержащее анализируемый элемент.

Весовая (гравиметрическая) форма — соединение, массу которого непосредственно измеряют взвешиванием. Формы могут совпадать или не совпадать по составу (табл. 2.1).

Таблица 2.1 Примеры форм гравиметрического определения элементов

При прокаливании происходит удаление воды. Поэтому осаждаемая и весовая формы не совпадают.

Требования к осаждаемой форме:

Требования к гравиметрической форме:

Для получения осадка в гравиметрическом анализе раствор после действия осадителя фильтруют, осадок промывают, а затем высушивают или прокаливают. Если осадок прокаливают перед взвешиванием (например, Al(OH)3), то используют бумажные фильтры.

Если осадок кристаллический (например, BaSO4), то можно использовать фарфоровые фильтрующие тигли. Если осадок высушивают (например, сульфиды, хелатные комплексы), то используют стеклянный фильтрующий тигель.

Фактор пересчета

Фактор пересчета F — доля определяемого компонента в гравиметрической форме соединения, содержащего этот компонент:

После определения фактора пересчета и массы гравиметрической формы получаем результат анализа Х:

Гравиметрический анализ имеет высокую точность, но является длительным и трудоемким процессом. Он применим для определения почти любого элемента, часто используется для получения стандартов.

Гравиметрический анализ применяют для определения влажности пищевых продуктов (макаронные изделия, сахар, сухофрукты, колбасы, хлеб и т. д.).

Для этого анализа используют следующие методы:

Влажность различных продуктов определяется содержанием в них гигроскопической влаги. Эта вода удерживается веществом за счет физической адсорбции. Нет строгих соотношений содержания молекул воды. Удаление воды происходит при температуре 70−105С при выдерживании в сушильном шкафу.

При кристаллизации многих веществ в состав его может входить кристаллизационная вода. Молекулярная формула вещества включает определенное количество молекул воды:

Удаляется кристаллизационная вода при 105–120 С. Связанная вода входит в состав молекулы вещества (химическая связь). Связанная вода входит в состав гидроксидов металлов Ca(OH)2; Cu(OH)2; Al(OH)3. Удалить эту воду можно прокаливанием в муфельной печи при температуре более 200С.

Методика проведения гравиметрического анализа

Высушивание бюкса до постоянного веса. Чистый сухой бюкс помещают в сушильный шкаф (110–120С), выдерживают 30–40 мин, охлаждают в эксикаторе 20–30 мин (рис. 2.1) и взвешивают на аналитических весах с точностью до 0,0002 г. Операцию повторяют до тех пор, пока масса бюкса будет отличаться от предыдущего взвешивания не более чем на 2 единицы в четвертом знаке после запятой.

Рис. 2.1. Выдерживание бюкса в эксикаторе

Взвешивание пробы. Вещество должно быть измельчено, состав его должен соответствовать среднему составу всей партии. Взвешивают пробу на аналитических весах. В доведенный до постоянного значения массы бюкс переносят навеску пробы 1,5–2,0 г.

Высушивание навески до постоянного веса. Бюкс с навеской помещают в сушильный шкаф. Температура в нем зависит от вещества, которое мы анализируем:

● 110−120С — для неорганического вещества;

● 70–105С — для органического вещества.

Выдерживают при этой температуре вещество в бюксе в сушильном шкафу 1,5−2,0 ч, охлаждают 20−30 мин в эксикаторе, затем взвешивают. Последующие процедуры выдерживания проб в сушильном шкафу проводят уже по 40 мин. Крышку бюкса ставят в сушильном шкафу на ребро.

Прокаливание в муфельной печи проводят в тигле аналогично.

Косвенные методы определения влажности. В товароведении чаще всего пользуются косвенными методами определения влажности и обычно применяют методы, основанные на высушивании. Эти методы являются самыми распространенными при определении влажности в пищевых продуктах. При высокой температуре и нормальном атмосферном давлении из продукта в первую очередь удаляется свободная вода, а в дальнейшем — некоторое количество связанной воды с различной интенсивностью в зависимости от типа связи воды с другими составными веществами продукта. В высушенной навеске всегда остается небольшое количество связанной влаги. Поэтому величина влажности, полученная методом высушивания, точнее характеризует фактическую влажность продукта. Для получения сравнимых данных необходимо строгое соблюдение условий сушки, главным образом времени и температуры.

Определение содержания влаги высушиванием до постоянной массы (арбитражный метод). В стеклянный или металлический бюкс насыпают 12–15 г очищенного кварцевого песка и помещают в него стеклянную палочку. Бюкс высушивают в сушильном шкафу (рис. 2.2) до достижения постоянной массы (расхождение между двумя последовательными взвешиваниями допускается в пределах ±0,001 г). В высушенный и тарированный бюкс помещают от 3 до 10 г тщательно перемешанного измельченного анализируемого продукта, взвешивают на аналитических весах, тщательно перемешивают навеску с песком стеклянной палочкой. Открытый бюкс с навеской помещают в сушильный шкаф (крышку высушивают вместе с бюксом). Высушивание производят при температуре 95−105 °С (в зависимости от вида продукта) до постоянного значении массы (допустимые расхождения 0,005−0,001 г). Перед каждым взвешиванием бюкс с закрытой крышкой охлаждают в эксикаторе.

Рис. 2.2. Определение содержания влаги высушиванием в сушильном шкафу СЭШ-3М

Содержание влаги (X, %) вычисляют по формуле:

Расхождение между двумя измерениями содержания влаги не должно превышать 0,3 %. Анализ применяется в различных зерновых и зерноперерабатывающих лабораториях элеваторов, хлебоприемных, мукомольных, крупяных, комбикормовых, хлебопекарных предприятий и научноисследовательских учреждений агропромышленного комплекса.

Определение содержания влаги разовым высушиванием (ускоренный метод). В доведенный до постоянной массы бюкс (с песком или без песка в зависимости от вида высушиваемого продукта) помещают 3 или 5 г тщательно перемешанного измельченного образца. Взвешивание производят с точностью до 0,01 г.

У большинства продуктов влажность ускоренным методом определяют при температуре 130 °С. Бюкс с навеской выдерживают строго установленное время для каждого вида продукта. Затем бюксы вынимают из сушильного шкафа, закрывают крышками, помещают в эксикатор, охлаждают и взвешивают. Содержание влаги в продукте рассчитывают по вышеуказанной формуле.

Высушивание на приборе ВЧ (влагомер Чижовой, рис. 2.3). Метод основан на обезвоживании навески исследуемого продукта с помощью тепловой энергии инфракрасного излучения.

Рис. 2.3. ВАРЦ-21М — прибор Чижовой для определения влажности теста, пищевого сырья и продуктов, хлебобулочных изделий

Прибор ВЧ состоит из двух шарнирно-соединенных между собой массивных металлических плит 1 и 2, нагреваемых плоскими электронагревателями. Быстрота высушивания обеспечивается прогревом исследуемого продукта, распределенного тонким слоем между плитами, обычно при температуре 160 °С. Высушивание навесок осуществляют в специальных пакетах.

Подготовленные пакеты вкладывают между пластинами нагретого прибора и высушивают в течение 3 мин, затем охлаждают в эксикаторе 5 мин и взвешивают на технохимических весах с точностью до 0,01 г. Во взвешенные пакеты помещают навески измельченного продукта по 4−5 г и распределяют их равномерно по толщине слоя и внутренней поверхности пакета. Пакеты с содержимым быстро взвешивают на технохимических весах, загибают края и помещают в прибор для высушивания.

Два взвешенных пакета с навесками (проводят два параллельных измерения) высушивают определенное время, затем пакеты охлаждают в эксикаторе в течение 5 мин и взвешивают с точностью до 0,01 г. Влажность рассчитывают по вышеуказанной формуле, только вместо массы бюкса указывают массу пакета.

Источник

Требования, предъявляемые к весовой форме

Требования, предъявляемые к осаждаемой форме.

2. Осадок должен быть крупнокристаллическим.

3. Необходимо, чтобы осаждаемая форма достаточно легко и полно превращалась в весовую форму.

1. Точное соответствие состава химической формуле.

2. Достаточная химическая устойчивость. Она не должна погло­щать оксид углерода (IV) воздуха, водяные пары, не окисляться кислородом воздуха, не разлагаться при более высоких температурах.

3. Содержание определяемого элемента в весовой форме должно быть как можно меньшим, так как в этом случае погрешности взвешивания менее скажутся на результатах анализа.

Перечисленные требования к осадкам определяют, в свою оче­редь, требования к осадителю: он должен образовывать осадок с ис­следуемым компонентом с наименьшей растворимостью. Если нам необходимо осадить кальций, то наибольшую точность количественного его определения дает осаждение в виде оксалата кальция СаС₂O₄, растворимость которого ниже растворимости всех других солей этого элемента.

Выгодно, чтобы осадитель был веществом летучим. Выпавший осадок оказывается загрязненным посторонними приме­сями, в том числе и ионами осадителя, которые приходится отмывать. Однако отмывание может оказаться недостаточно полным, и при прокаливании оставшаяся часть улетучится.

Осадитель должен быть специфическим, т. е. осаждать избирательно (определенный ион, не затрагивая других). Например, ион А1 3+ определяют, осаждаяегоаммиаком в виде гидроксида А1(ОН)₃ с последующим прокаливани­ем и взвешиванием Аl₂О₃. Однако в присутствии иона Fe 3+ такое определение невозможно, так как ион Fe 3+ также осаждается аммиаком. Если специфический реактив трудно подобрать, то в таком слу­чае мешающие примеси тем или иным способом удаляют из раствора.

Количество осадителя. Необходимое количество осадителя в первую очередь будет определяться содержанием определяемого элемента в исследуемом веществе, а это в свою очередь зависитотвеличины навески анализируемого вещества. Величина навески исследуемого вещества влияет на точность проведенного анализа. Чем больше величина навески, тем выше точность проведенного ана­лиза. Однако невыгодно иметь слишком большое количество осадка, так как последний было бы трудно отмыть от примесей; при этом возрастает время, необходимое для анализа. В то же время, применение слиш­ком малых навесок может явиться причиной значительных относи­тельных ошибок. Например, если общая масса осадка 0,5 г, а потери его 0,0005 г, то ошибка составит 0,1 %. При массе осадка в 0,05 г при тех же потерях ошибка возрастает в10 раз и будет равна 1 %.

Таким образом, при уменьшении навески возрастает относитель­ная ошибка анализа. Практикой установлено, что величина осадка в случае кристаллических осадков должна составлять около 0,5 г, а в случае аморфных осадков около 0,2-0,3 г. Исходя из этого, можно рассчитать оптимальную величину навески. Допустим, что мы определяем содержание бария в хлориде бария BaCl₂ · 2Н₂О, осаждая его в виде кристаллического осадка сульфата бария BaSO₄. В этом случае величина навески может быть определена из про­порции:

Подобные вычисления не требуют большой точности. Навеска хло­рида бария BaCl₂ · 2H₂O может лежать в пределах 0,5-0,6 г. Разумеется, что количество отвешенного вещества должно быть точно известно до четвертого знака.

Допустим, что взятая нами навеска хлорида бария BaCl₂ · 2H₂O равнялась 0,5234 г. Исходя из взятой навески, нетрудно рассчитать необходимое количество осадителя.

Далее перейдем от массы серной кислоты к ее объему. Предположим, что в лаборатории имеется 2 н. раствор серной кислоты H₂SO₄.

Рассчитаем, в каком объеме 2 н. раствора серной кислоты содер­жится 0,2101 г ее.

98,06 г H₂SO₄ содержится в 1000 мл раствора

Таким образом, на осаждение бария из навески 0,5234 г BaCl₂ · 2Н₂O потребуется приблизительно 2 мл 2 н. раствора серной кис­лоты.

Известно, что абсолютно нерастворимых в воде веществ нет. Как бы мала ни была растворимость осадка, всегда будут иметь место потери вещества, вследствие его недоосаждения. Поэтому при анализе исследователя интересует не абсолютная, а практическая полнота осаждения. Практически полным осаждением считается та­кое осаждение, когда количество остающегося в растворе вещества не выходит за пределы точности взвешиваний на аналитических весах, т. е. не превышает 0,0001 г. Этому условию отвечает небольшое коли­чество осадков.

Пример1. Допустим, что мы осаждаем ионы Ва 2+ вычисленным по урав­нению реакции количеством серной кислоты (2 мл 2 н. раствора). Сколько сульфата бария ваSо₄ останется при этом в растворе?

При анализе мы имеем не 1 л, а около 100 мл раствора. Следовательно, оставшееся количество сульфата бария BaSO₄ составляет около 0,002334 · 0,1 = 0,0002334 (г/100 мл). Осаждение в этом случае нельзя считать практически полным.

Поставщиком ионов SO₄ 2- в раствор будет как серная кислота 0,001 г-ион/л, так и осадок — х г-ион/л. Тогда:

В 100 мл она составит 0,00002334 · 0,1 = 0,000002334 (г/100 мл), что находится за пределами чувствительности весов.Таким образом, небольшой избыток осадителя понижает рас­творимость осадка BaSO₄ в 100 раз.

Следует, однако, иметь в виду, что применение избытка осадителя, кроме полезного действия, в не­которых случаях может привести к нежелательным результатам. Многие труднорастворимые осадки вступают с избытком осадителя в химическое взаимодействие, давая при этом те или иные растворимые соединения, например:

Кроме этого, присутствие в растворе других ионов создает повышенную растворимость осадка из-за так называемого солевого эффекта.

Кристаллизация. Процесс кристаллизации характеризуется двумя стадиями: образование зародышевых центров кристаллиза­ции, дальнейший их рост.

Для получения крупнокристаллического осадка необходимо, очевидно, способствовать протеканию второй стадии процесса и как можно сильнее ослабить первую стадию процесса кристаллизации. Мелкие кристаллические осадки неудобны: они проходят через поры фильтра, закупоривая их; имея большую развитую поверхность, больше адсорбируют посторонние вещества, медленно оседают на дно сосуда. Аморфные (объемистые) осадки, вроде гидроксида алюминия А1(ОН)₃, очень трудно промываются и весьма склонны увлекать с собой имеющиеся в растворе посторонние вещества. Крупнокристаллические осадки легко фильтруются и промываются.

Факторы, влияющие на форму и структуру осадка. Осаждение из концентрированных растворов приводит к образованию мелкокристаллического осадка. Для аморфных осадков увеличение концентрации приводит к переходу неустойчивой студенистой формы в более плотные осадки.

Повышение температуры ускоряет формирование кристаллической решетки, а также тормозит первую стадию процесса кристал­лизации (образование зародышевых центров кристаллизации).

Большое значение имеют порядок и скорость осаждения, а также время выдерживания осадка после осаждения.

Наличие различных солей в растворе также влияет на структу­ру осадка. Электролиты способствуют уплотнению коллоидных осадков.

Поэтому для получения форм осадков, удобных для работы с ними (укрупнение кристаллических), необходимо:

осаждение вести из относительно разбавленных растворов;

осаждение производить из горячих растворов. Благодаря не­сколько большей растворимости образование мелких кристалликов уменьшается;

приливать осадитель надо постепенно при помешивании, чтобы концентрация взаимодействующих ионов не была очень большой. В этом случае ионы успевают расположиться в кристаллическую решетку;

прибавлять вещества, способствующие повышению растворимос­ти осадка (например, НС1 к BaSO₄). В этом случае тормозится пер­вая стадия процесса кристаллизации.

Полученные осадки должны некоторое время постоять («созре­вание осадка»). При этом мелкие кристаллики растворяются, а крупные растут.

Созревание кристаллических осадков.Несмотря на ряд мер по укрупнению кристаллов, все же образуется некоторое количество мелких кристаллов, которые в дальнейшем будут проходить через фильтр. Поэтому приходится после осаждения давать выпавшему осадку несколько часов постоять. При стоянии осадки претерпева­ют «созревание», сопровождающееся укрупнением их частиц. За счет растворения мелких кристаллов растут крупные. Такое явле­ние называется рекристаллизацией. Причина растворения мелких кристаллов в том, что энергия кристаллической решетки для мелких кристаллов меньше, поэтому ионы на поверхности мелких кристал­лов удерживаются слабее. Мелкокристаллические осадки имеют относительно большую длину ребер и большее число углов, с которых ионы отрываются легче, чем с середины граней.

Если принять, что с поверхности кристаллов в единицу времени сталкивается и задерживается на ней р (в процентах) общего коли­чества ионов, находящихся в растворе, то концентрация насыщен­ного раствора:

где с — концентрация насыщенного раствора, К — постоянная, зависящая от S (поверхности осадка), равная количеству растворяе­мого вещества в единицу времени с единицы поверхности.

В единицу времени с единицы поверхности мелкокристалличес­кого осадка растворяется его больше, чем с единицы поверхности крупнокристаллического осадка. Для крупнокристаллического осадка:

Для мелкокристаллического осадка:

Фильтрование и промывание. Фильтрование проводят через обеззоленные фильтры. При сгорании и прокаливании такого фильт­ра он оставляет весьма мало золы, масса которой выходит за пределы чувствительности весов. Если же масса золы превышает 0,0002 г, то ее приходится вычитать из массы осадка. Беззольные фильтры бывают различной плотности и применяют­ся в зависимости от размеров частиц осадка. Для фильтрования аморфных осадков применяются наименее плотные, быстро фильт­рующие фильтры (черная лента), а для фильтрования кристалличе­ских осадков следует брать фильтры средней плотности (белая лен­та) и, наконец, для отделения мелкокристаллического осадка бе­рут наиболее плотные фильтры (синяя лента).Перед фильтрованием необходимо правильно поместить фильтр в воронку. Сложенный вчетверо фильтр прижимают так, чтобы он плотно прилегал к стенкам воронки. Правильной формы воронки обычно имеют угол 60°, но бывают и отклонения. В таком случае фильтр необходимо подогнать к воронке, из­менив угол изгиба. Воронка при этом долж­на быть совершенно сухой. Вставленный в воронку фильтр должен не доходить до краев ее на 5-15 мм. После этого, придерживая пальцем, смачивают фильтр дистиллирован­ной водой. Как только фильтр будет доста­точно смочен, он перестает «выскакивать» из воронки. Воронку с влажным фильтром помещают в малое кольцо штатива, подставив под нее чис­тый стакан так, чтобы конец трубки воронки касался стенки стакана. Фильтро­вание начинают, сливая (декантируя) жид­кость над осадком через носик стакана по стеклянной палочке с резиновым наконечником. Фильтруемую жидкость наливают на 4-5 мл ниже верхней кромки фильтра. Затем осадок заливают промывной жидкостью, помешивают стек­лянной палочкой, дают осесть и снова сливают отстоявшуюся жидкость. Подобное декантирование производят несколько раз и только потом переносят осадок на фильтр.

Для пере­несения осадка на фильтр его взмучивают промывной жидкостью, количество которой должно быть таким, чтобы поместилось на фильтре в один прием. Потеря одной капли суспензии может при­вести к ошибке анализа. Маленькими порциями промывной жидкос­ти стараются возможно полнее перенести осадок на фильтр. Пристав­шие к стенке стакана частицы осадка снимают резиновым наконеч­ником стеклянной палочки. Эти операции удобнее всего делать при помощи промывалки. В конце операции кусочком фильтровальной бумаги обтирают палочку и помещают осадок на фильтр.

Далее приступают к промыванию осадка на фильтре. Для этого наливают на осадок по каплям небольшие порции промывной жидкости и дают ей полностью стечь. Эту операцию повторяют несколько раз до отрицательной реакции на отмываемую примесь, делая пробу на полноту промывания. Для этого собирают в чистую пробирку несколько миллилитров стекающей с фильтра жидкости и испыты­вают удаляемый ион, подходящим реактивом.

Следует учесть, что все описанные операции фильтрования и промывания необходимо заканчивать на одном занятии без дли­тельных перерывов, так как иначе осадок высохнет, превратится в плотную массу и промыть его хорошо будет уже невозможно. Промывание производят промывными жидкостями, а не дистил­лированной водой, так как в ней будет больше растворяться осад­ка. Поэтому к дистиллированной воде добавляют вещества, содер­жащие одноименный ион с осадком. Эти вещества должны легко удаляться при прокаливании осадка и не должны образовывать с отмываемыми от осадка веществами каких-либо нелетучих соеди­нений.

Например, осадок сульфата бария обычно промывают разбавлен­ной серной кислотой, которая при последующем прокаливании будет легко удалена. Однако фильтр с серной кислотой при высушивании делается хрупким, что может привести к потере осадка при перенесе­нии в тигель. Поэтому после обработки осадка слабым раствором серной кислоты последнюю удаляют, промывая осадок легколетучим нитратом аммония. Использовать большие объемы промывных жидкостей не следует. Чем с большим объемом соприкоснется осадок, тем большая будет его потеря, которая не должна превышать чувствительности аналитических весов 0,0001 г.

Пример 3. Рассмотрим величину потери осадка BaSO₄ при определении процентного содержания бария в хлориде бария ВаСl₂ · 2Н₂O. Подсчитаем общий объем жидкости, с которым соприкоснется оса­док сульфата бария ВаSО₄.

Растворимость BaSO₄ = 0,0025 г/л.

Найдем растворимость BaSО₄ в нашем объеме жидкости:

в 1000 мл раствора содержится 0,0025 г BaSO₄

Эти потери велики и находятся в пределах чувствительности ве­сов. Однако прибавление к промывной жидкости серной кислоты (одноименного иона осадка) приводит к значительному понижению растворимости сульфата бария, которой можно уже пренебречь.

Высушивание и прокаливание. После промывания, осадка (не забыть проверить на полноту промывания) воронку накрывают листком фильтровальной бумаги, сгибая края вокруг воронки. Предварительно необходимо записать на ней формулу осадка и фамилию работающего. Затем с помощью промывалки смачивают фильтровальную бумагу. Влажные края фильтровальной бумаги плотно прижимают к наружной стенке воронки. Получается кры­шечка, предохраняющая осадок от попадания всяких загрязнений.

В подготовленный таким образом тигель помещают вынутый из воронки фильтр с осадком. Желательно, чтобы фильтр слегка был влажным. Края фильтра завертывают так, чтобы осадок оказался внутри фильтра. Затем тигель с осадком ставят в фарфоровый тре­угольник и осторожно начинают нагревать маленьким пламе­нем горелки. Сначала удаляется оставшаяся влага, а затем фильтр начинает обугливаться. При этом необходимо следить, чтобы фильтр не загорался, так, как при горении возможны потери осадка. Если же фильтр воспламенился, необходимо отставить горелку и прикрыть тигель фарфоровой крышкой для прекращения доступа воздуха.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник