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重量分析法量难权


铜臭 / 2022-07-08

 一、重量分析法原理

  重量分析法是根据反应生成物的重量来确定欲测定组分含量的定量分析方法。为完成此任务最常用的方式是将欲测定的组分沉淀为一种有一定组成的难溶性化合物然后经过一系列操作步骤来完成测定。

  我们称这种分析方法为重量分析法中的沉淀法。沉淀析出的,形式称为沉淀式,烘干或灼烧后称量时的形式称称量式。例如:

二、重量分析法中对沉淀式的要求及沉淀剂的选择
  1.对沉淀式的要求
  ①沉淀式应具有最小的溶解度:实验证明对二离子型的 电介质如BaSO₄或AgCl等其 Ksp不大于10⁻⁸, 在实用上可以认为沉淀完全。
  ②沉淀式应当尽可能具有便于过滤和洗去杂质的结构。颗粒较大的晶形沉淀比同重量的小顺粒沉淀具有较小的总表面积,易于洗净。
  ③沉淀式应当容 易转变为称量式。
  2.对称量式的要求
  ①称量式的组成必须与化学式相符合。
  ②称量式必须很稳定。
  ③称量式的分子量要尽可能大,而被测组分在称量式中的含量应尽可能小。
  例如:测定铬含量,以哪种称量式(Cr₂O₃或BaCrO₄)称量可得较小的误差?
  称量式: Cr₂O₃
  在152毫克Cr₂O₃中含有104毫克Cr
  在1毫克Cr₂O₃中含有:
  Cr=104/152=0.7(毫克)
  BaCrO₄
  在253.4毫克Ba CrO₄中含有52毫克Cr
  在1毫克BaCrO₄中含有:
  Cr=52/253.4=0.2(毫克)
  从上面两例计算中可知以BaCrO₄称量式称量可得较小的误差。
  3.沉淀剂的选择
  ①沉淀剂应为易挥发或易分解的物质,在灼烧时,可自沉淀中将其除去。
  ②沉淀剂应具有特效性。
  目前广泛应用有机沉淀剂,因为它具有较大的分子量和选择性,形成的沉淀具有较小的溶解度,并具有鲜艳的颜色和便于洗涤的结构。其所形成的沉淀只需烘干即可称量。
三、试样和沉淀剂用量的计算
  沉淀剂的用量由试液中欲测定组分的含量来决定,而组分的含量是由试样的量来决定的。依照沉淀性质的不同,一般沉淀的适宜用量如下:
  无定形轻沉淀沉淀灼烧后重量0.07~0.1克;
  轻晶形沉淀-沉淀灼烧 后重量0.1~0.15克;
  重晶形沉淀一沉淀 灼烧重量0.1~0.15克。
  例 欲测定BaCl·2H₂O中Ba的含量,应称取试样若干克?如灼烧后的沉淀BaSO₄重量为0.4克。

  在此例题中恰好BaCl₂·2H₂O的分子量与BaSO₄差不多,所以试样重约与沉淀重相等,实际称取试样可以比0.4克稍多,但必须准确。知道准确称取试样重量,就很容易求出所需沉淀剂的用量。
  例  在测定BaCl₂·2H₂O中Ba含量时,设称取的试样为 0.4032克,试计算所需2N H₂SO₄的体积?

  此0.2克重的H₂SO₄相当于2N H₂SO₄溶液的体积为:

  一般要求所加入的沉淀剂过量,按理论应过量20~30%。
四、沉淀的条件
  1.沉淀的形状
  在定量测定中,为了获得准确的分析结果要求被测组分沉淀要完全,纯净易于过滤和洗涤。因此应根据沉淀类型的不同,选择最合适的沉淀条件。实验证明大多数沉淀在不同条件下可形成晶形或无定形两种状态。沉淀形成为哪一种状态主要由其生成沉淀时的速度决定的。即由聚集速度与定向速度来决定。
  在沉淀形成过程中,溶液中的离子以较大的速度互相结合成小晶核,这种作用速度称聚集速度,与此同时又以静电引力使离子按一定顺序排列于晶格内,这种作用速度称定向速度。当聚集速度大于定向速度时,离子很快聚集起来形成晶核,但 却又来不及按一定的顺序 排列于晶格内,因此得到的是无定形沉淀。反之当聚集速度小于定向速度时,离子聚集成晶核的速度慢,因此晶核的数量就少,相应的溶液中的离子的数量就多,此时就有足够的离子按一定的顺序排列于晶格内,使晶体长大,这时得到的是晶形沉淀。由此可见,沉淀条件的不同,所获得的沉淀的形状也不同。
  2.形成晶形沉淀的条件
  许多晶形沉淀如BaSO₄, CaC₂O₄等, 容易形成能穿过滤纸的微小结晶,因此必须创造生成较大晶形的条件。这就必须使生成结晶核的速度慢,而晶体成长的速度快,为此必须创造以下条件:
  ①沉淀要在适当稀的溶液中进行,这样结晶核生成的速度就慢,容易形成较大的晶体颗粒。
  ②在不断搅拌的情况下慢慢加入沉淀剂,尤其在开始时,要避免溶液局部形成过饱和溶液,生成过多的结晶核。
  ③要在热溶液中进行沉淀。因为在热溶液中沉淀的溶解度,一般都增大,这样可使溶液的过饱和度相对降低,从而使晶核生成得较少。同时在较高的温度下晶体吸附的杂质量也较少。
  ④过滤前进行 “陈化”处理在生 成晶形沉淀时, 有时并非立刻沉淀完全,而是需要一定时间,此时小晶体逐渐溶解大晶体继续成长,这个过程称“陈化”作用。陈化作用的发生是由于小晶体的溶解度比大晶体的溶解度大,在同一溶液中,对小晶体是饱和溶液,而对大晶体即为过饱和溶液,这时就会有沉淀在大晶体表面上析出。同时溶液对小晶体又变为不饱和的了,于是小晶体继续溶解。由于小晶体的不断溶解,大晶体不断地成长。如此反复进行,使沉淀转化为便于过滤和洗涤的大颗粒晶体。
  陈化作用不仅可使沉淀晶体颗粒长大,而且也使沉淀更为纯净,因为晶体颗粒长大总表面积变小,吸附杂质的量就少了。加热和搅拌可加速陈化作用,缩短陈化时间。
  3.形成无定形沉淀的条件
  首先要注意避免形成胶体溶液,其次要使沉淀形成较为紧密的形状以减少吸附,因此要求沉淀的条件为:
  ①在热溶液中进行,既可防止形成胶体溶液,又可减少杂质的吸附量。
  ②加入电解质(如挥发性的铵盐等)作凝结剂,破坏胶体溶液。
  ③在浓溶液中,迅速加入沉淀剂并不断搅拌可促使微粒凝聚。
  ④沉淀完全后用热水冲稀。在浓溶液中进行沉淀时,会增加杂质吸附量,因此沉淀后立即加入热水充分搅拌,使被吸附的杂质离子离开沉淀表面转入溶液中。
  ⑤冲稀后立即过滤,因为这类沉淀不需要陈化而且趁热过滤可以加快过滤速度。
五、沉淀的过滤和洗涤
  过滤的目的是将沉淀与母液分离。通常过滤是通过滤纸或玻璃砂芯漏斗或玻璃砂芯坩埚进行。具体操作参看本书第三章第三节。
六、沉淀的烘干或灼烧
  烘干和灼烧的目的是除去洗涤后沉淀中的水分和洗涤液中的挥发性物质,使沉淀具有一.定的组成,这个组成经过烘干和灼烧后成为具有恒定组成的称量式。

 

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