重量分析法
一、重量分析法原理
溶解 BaCl2沉淀剂 过滤、洗涤、烘干或灼烧 |
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Ba2+→ BaSO4 → BaSO4
沉淀形(式) 称量形(式)
沉淀形(式):沉淀析出的形式。
称量形(式):烘干或灼烧后称量时的形式。
2、气化法(volatilization method):被测组分是挥发性的,或与试剂反应后能生成气体的,则可用加热或蒸馏等方法使其挥发除去。然后从减轻的重量(失重)计算被测组分含量;或者用某种吸收剂吸收挥发出的气体,根据吸收剂增加的重量(增重)计算被测组分百分含量。
适用范围:对于高组分含量物质的测定,重量分析法比较准确,一般测定的相对误差不大于0.1%,主要用于高含量硅、磷等试样分析。
不足之处:操作繁琐、费时较多、不适于生产中的控制分析,对低含量组分的测定误差较大。
二、重量分析法对沉淀的要求(沉淀法)
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提高分析准确度。
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?
解:Cr2O3 M =152
在152mg Cr2O3中含Cr104mg
104
在1mg Cr2O3中含Cr = = 0.7mg
157
BaCrO4 M = 253.4
在253.4mg BaCrO4中含Cr 52mg
52
在1mg BaCrO4中含有Cr = = 0.2mg
253.4
从上面两例计算中可知,以BaCrO4称量形式进行称量可得较小误差。
3、沉淀剂的选择:
①沉淀剂应选择性高,而且应为易挥发、易分解,便于灼烧除去。
②沉淀剂应具有特效性。
有机沉淀剂:具有较大分子量和选择性,具有较小的溶解度,带有鲜艳的颜色和便于洗涤的结构。其所形成的沉淀只需要烘干即可称量。
三、试样和沉淀剂用量的计算
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解:BaCl2·2H2O : BaSO4
244.27g 233.39g
x g 0.4g
0.4 × 244.27 0.4 × 240
x = ≈ ≈ 0.42g
233.39 230
实际称取试样要用分析天平,也可比0.4g稍多。
例2:在测定BaCl2·2H2O中Ba含量时,设称取的试样为0.5032g,试计算所需V(1/2H2SO4)的体积。[c(1/2H2SO4)=2mol/L]
解: BaCl2·2H2O : H2SO4
244.27g 98.07
0.5032 ≈ 0.5g x g
98.07 × 0.5
x = ≈0.2(g)
244.27
设c(1/2H2SO4)= 2mol/L时:
0.2
则2·V(1/2H2SO4)=
0.049
0.10
V(H2SO4) = ≈ 2ml
0.049
一般要求所加入的沉淀剂过量,按理论过量50~100%。即加入H2SO4为3~5ml。
四、沉淀的条件
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① 晶核的形成:
均相成粒作用
异相成粒作用
均相成核作用:是指构晶离子在过饱和溶液中,通过离子的缔合作用,自发地形成晶核。
例如:BaSO4均相成核过程,可表示如下:
Ba2+ + SO42- === Ba2+SO42(离子对)
Ba2+ + SO42- + Ba2+ === [Ba2SO4]2+
(Ba2SO4)2+ + SO42- === (BaSO4)2 离子群
在过饱和溶液中,由于静电作用,Ba2+和SO42-为离子对,离子对进一步结合Ba2+或SO42-形成离子群,当离子群成长到一定大小时,就成为晶核。
异相成核作用:是指溶液中混有固体微粒,在沉淀过程中,这些微粒起着晶种的作用,诱导沉淀的形成。
②晶形沉淀和无定形沉淀的生成:
晶核形成后,溶液中的构晶离子向晶核表面扩散并沉积在晶核上,使核逐渐长大,到达一定程度时成为沉淀微粒。
无定形沉淀和晶形沉淀是怎样形成的呢?
聚集速度:在沉淀形成过程中,溶液中的离子以较大速度互相结合成小晶核,这种作用速度称为聚集速度。
定向速度:以静电引力使离子按一定顺序排列于晶格内,这种作用速度为定向速度。
聚集速度>定向速度,形成无定形沉淀。
聚集速度<定向速度,形成晶形沉淀。
2、形成晶形沉淀的条件
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
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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杂质质量也较少。
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。
3、形成无定形沉淀的条件
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)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沉淀定全后,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转入溶液。
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。
讲课后评:称量式分子量要求大,被测组分百分含量要按例题中只强调分子量大,而未强调组分百分含量的问题,有学生提问,故在今后教学中要注意此问题。