Тегловен анализ


Категория на документа: Химия


Количествен тегловен анализ
изпитна тема №14
Същност на тегловния анализ

Количественото определяне на химичните компуненти чрез тяхното утаяване, отделяне на утайка и измерване на нейната маса чрез теглене е известно като утаечен тегловен анализ или гравиметрия. Наред с утаечният тегловен анализ съществуват и други гравиметрични методи (изпарителен тегловен анализ, електрогравиметрия, термогравиметрия), но тяхното практично приложение е по- огранчено.

Тегловният анализ е дял от химията, количествен метод за анализ, в който основната величина е маса, а основната лабораторна операция е теглене. Утаечният тегловен анализ е най-старият и най-добре разработеният от методите на количествения химичен анализ.Той е изиграл изключителна роля в историята на химията. Чрез него са установни много химични закони, определяни са атомните и молекулните маси на наи-важните химични елементи и съединения.Тегловните методи са точни и сигурни. Основната грешка в гравиметрията е обикновено 0,1-0,2 %, но може да бъде и значително по- малка. Тегловният анализ се използва широко за определяне на основните компоненти в руди, минерали, сплави и др.

Утаечното определяне се извършва по обща схема.Точно претеглената проба от в-вото се разтваря или се отмерва с пипета точен обем от анализирания разтвор. Внася се излишък от реактива-утаител. Получената утаика се филтрува , промива, накалява ( или се изсушава) и се тегли на аналитична везна. Ако се знаят масата и точният състав на уайката, може да се изчисли количеството на определения компонент.Полученият резултат може да се изрази в проценти от масата на везетата проба или като концентрация на изследвания разтвор.
Условия за получаване на утайка

В идеалния случай в тегловния анализ трябва да са изградени от едри кристали, които са сравнително най-чисти от примеси, лесно се промиват. На практика това се постига рядко и се налага да се работи с по-дребнозърнести утайки, замърсени частично с ъс странични в-ва. Образуването на утайка започва когато разтвора е преситен. В този момент моларната конц. на утаяваното в-во в разтвора С е по-голяма от моларната разтворимост на утайката S след установяване на равновесие:
C>S ; C- S >0
Установено е, че скоростта на утаяването и размерите на частиците на утайката зависят от т.нар. относително пресищане на разтвора ОП, което се изразява чрез съотношението : ************************
При отделянето на утайка се извършват едновременно два основни процеса:
1. Образуване на кристални зародиши- най-малките частици на твърдата фаза.
2. Нарастване на тези частици до по-големи кристали

Когато относителното пресищане на разтвора ОП е много голямо, преобладава първият процес - образуването на кристални зародиши. Това води до получаване на утайка, изградена от голям брой кристалчета с малки размери. Когато пресищането е по- малко, преобладава втория процес- нарастването на кристалите. В този случай от по- малък брои кристални зародиши се образуват по- едри кристали. При образуванто на утайка с много ниски произведения на разтворимост, каквито са някои сулфиди и хидроокиси, например Fe(OH)3 , разтворът остава силно преситен дори при много малък излишък от утаяващия реактив. В такива случаи още в първия момент на утяването се образуват голям брой кристални зародиши. Това води първоначално до получаването на колоиден р-р, изграден от частици с много малки размери. Чрез слепването на тези частици в по-големи агрегати се извършва коагулация на колоидния р-р и отделянето на утайката. Утайките от този тип се наричат аморфни. Всяко замърсяване на утайките със странични в-ва, които при същите условия са разтворими, се нарича съотаяване. Причините за това явление са: абсорбцията на странични в-ва в/у повърхността на утайката.

Най- важното средство за предотвратяване на съутаяването е получаването на утайка с малка повърхност. Такива са еднокристалните утайки. Поради съществените разлики м/у двата типа утайки условията, който трябва да се спазват при тяхното образуване в тегловния анализ, са твърде различни.
При кристалната утайка, за да се получат чисти и едри кристали е необходимо минимално пресищане на разтвора, поради което:
1. Утаителят трябва да се прибавя бавно, на капки
2. Разтворите на утаявания компунент и утаителя трябва да са достатъчно разредни.
3. За да се избегне по- голямо пресищане в отделни частици от разтвора и образуване на нови кристални зародиши, утаяването трябва да се извършва при непрекъснато разбъркване със стъклена пръчка.
4. С увеличаването на разтворимостта по време на утаяването пресищането се намалява и нарастването на кристалите се благоприятствува. За тази цел р-ра се нагрява и подкислява. След отделянето на утайката разтворът трябва отново да се охлади,за да се намалят загобите от разтворимостта.
5. Утайката трябва да се остави известно време да старее ( няколко часа), при което големите кристали наедряват за сметка на най- малките кристалчета, които се разтварят. Причината за това явление е по-голямата специфична повърхност на малките кристалчета на 1g маса в сравнение с повърхността на 1g от големите кристали. При стареенето утайката се пречиства от чужди йони. След разтварянето на най- малките кристалчета, които са най-силно замръзени, техни собствени йони се утаяват в/у повърхността на големите кристали, с чуждите йони остават в разтвора.
При аморфните утайки частиците наедряват в резултат на слепване на по- малки колоидни частици.Когато са получени от много разредени разтвори, тези утайки са обемисти с много голяма повърхност и подчертана склоност към абсорбация на чужди йони. По тази причина образуването на аморфна утайка в гравиметрията трябва да се извършва, като се спазват следните условия:
1. Утаяването се извършва бързо и от сравнително по- концентрирани разтвори, като утаителят се прибавя на малки порции.В резултат получената утайка е по-компактна. Намалената общаповърхност ограничава адсорбцията,но от друга страна, по- високата конц. на йоните в разтвора я благоприятствува.След приключване на утаяването пробата се разрежда с гореща вода, разбърква се и се изчаква, докато утайката се събере на дъното на чашата.
2. Аморфните утайки са склонни към пептизация,т.е към образуване на колоидни разтвори. В зависимост от условията частиците на колоидния р-р имат положителен или отрицателен заряд . За да се избегне колоидообразуването, утаяването трябва да се извършва в присъствие на силен електролит, а пробата да се разрежда с гореща вода. Това спомага за неутрализацията на заряда, слепване на частиците и коагулация.
Аморфните утаики се филтруват веднага след тяхното получаване. Стареенето в този случай не е необходимо и даже е вредно, защото утайката се уплътнява и измиването на примесите се затруднява.
Изисквания към утаечната и тегловната форма

Съединението, под формата на което се утаява определения компонент, се нарича утачна форма, а съединението , под формата на което тои се тегли-тегловна форма. В някой случаи утайката и тегловната форма съвпадат. Например сребърните йони се утаяват и се теглят като сребърен хлорид:

Ag + Cl = AgCl
В други случаи двете форми се различават по състава. Например ферийоните се утаяват като ферихидроокис, който след накаляване не се превръща в фериокис:

2F + 6OH (nh3) = 2Fe (OH)3
За да се определи успешно един компонент, утаечната и тегловната форма трябва да отговарчт на няколко задължителни условия.
Изискванията по отношенията на утаечната форма са:
2. Разтворимост на утайката трябва да бъде незначителна, което гарантира практически пълно утаяване на определения компунент. Утайки с произведение на разтворимост от 10-8 , в гравиметричния анализ не се използват.
3. Утайката трябва да се получава в достатъчно чист вид. т.е да не включва в-ва, който немогат да се отстранят чрез промиване и накаляване
4. Утайката не трябжа да бъде обемиста, а компактна, което улеснява нейното филтруване и промиване.
5. Превръщането на утаечната форма в тегловна трябва да бъде пълно и да се извършва лесно .
Изисквания по отношение на тегловната форма:
1. Теглояната форма трябва да бъде съединение с точно определен и познат стехиометричен състав, който може да се изрази с химична формула. В противен случай изчислението на резултатите от анализа е невъзможно.
2. Трябва да бъде стабилно химичното съединение, което в процеса на анализа не поглъща CO2 от въздуа, не се окислява или редуцира.
3. Желателно е тегловната форма да има по- голяма моларна маса, а съдържанието на определяния компунент в нея да бъде възможно най-ниска. Тогава една и съща абсолютна грешка на анализа,като загуба от разтворимост, непълно пренасяне на утайката върху филтъра,грешка при тегленето и др., води до по-малка относителна грешка за количеството на определяния компунент.

Основни зависимости в тегловния анализ



Сподели линка с приятел:





Яндекс.Метрика
Тегловен анализ 9 out of 10 based on 2 ratings. 2 user reviews.