Т А Пальчевська - Аналітична хімія та інструменентальні методи аналізу - страница 12

Страницы:
1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  21  22  23  24  25  26  27  28  29  30  31  32  33  34  35  36  37  38  39  40  41  42  43  44  45  46 

 

A.   Хромат-іон

B.    Хлорид-іон

C.   Нітрит-іон

D.   Бромід-іон

Йодид-іонРозділ ІІ КІЛЬКІСНИЙ АНАЛІЗ

Методи кількісного аналізу. Підготовка проби до аналізу. Відбір проби, її розчинення, маскування іонів, що заважають. Фіксування точки еквівалентності в методах кількісного аналізу. Основні вимоги до розрахунків кількостей речовин. Математична обробка результатів аналітичних визначень. Точність і відтворюваність результатів аналізу.

Методи кількісного аналізу діляться на три групи:

-   хімічний (класичний) найбільш удосконалений, точний, простий, не потребує спеціальної апаратури;

-   фізичний;

-   фізико-хімічний.

В основі хімічного методу кількісного аналізу лежать такі типи хімічних реакцій, що кількісно протікають в розчинах, розплавах, твердих тілах чи газах. Хімічні методи поділяють на:

-    гравіметричні (вагові), в яких  проводиться  точний  вимір маси компоненту в речовині;

-    титриметричні (об'ємні), в яких кількісний склад проби визначають шляхом точного виміру об'єму розчину реагента відомої концентрації (титранта), який взаємодіє в еквівалентних кількостях з речовиною, що досліджують.

 

ГРАВІМЕТРИЧНИЙ (ВАГОВИЙ) АНАЛІЗ

Гравіметричний аналіз: методи осадження, відгонки та виділення. Застосування.

Обладнання та техніка виконання основних операцій: відбір середньої проби; взяття наважки; осадження; фільтрування та промивання осадів; висушування; озолення та прожарювання; зважування.

Гравіметрична та осаджена форма. Основні вимоги до осадів. Забруднення осадів. Співосадження. Відносне перенасичення розчину. Умови осадження кристалічних та аморфних осадів. Вплив на розчинність осадів кислотності, присутності різних електролітів, комплексоутворюючих речовин, температури та природи розчинника.

Розрахунки в методах гравіметричного аналізу. Фактор перерахунку. Визначення мінімальної наважки досліджуваної речовини. Визначення об'єму розчинника та осаджувача. Визначення втрат при промиванні осадів.

Гравіметричний аналіз - метод кількісного хімічного аналізу, заснований на точному вимірі маси речовини, її складових частин, виділених у хімічно чистому стані або у вигляді відповідних сполук.

Переваги методу: висока точність (0,1-0,2%), відсутність еталонів. Недоліки: тривалість аналізу, невисока селективність (необхідність попереднього розділення компонентів аналізуємого зразка).

Розрізняють гравіметричні методи виділення, відгонки та осадження.

При гравіметричному визначенні найчастіше використовується метод осадження. У ході аналізу проводять наступні операції:

1)    відбір середньої проби речовини й підготовка її до аналізу;

2)    взяття наважки;

3)    розчинення наважки;

4)    осадження елементу;фільтрування;

5)    промивання осаду;

6)    висушування й прожарювання осаду;

7)    зважування у вигляді сполуки, що точно відповідає її хімічній формулі (гравіметрична форма);

8)    визначення результатів аналізу.

 

Розрахунки в гравіметричному аналізі

Завдання гравіметричного аналізу звичайно полягає у визначенні вмісту елемента (речовини), що розраховують, виходячи з мас наважки й гравіметричної (вагової) форми осаду.

Гравіметричною (вагавою) формою називають сполуку, що зважують для одержання остаточного результату аналізу. Наприклад, осад гідроксида феруму (Ш) Fe(OH)3 у результаті прожарювання повністю переходить в оксид феруму(Ш) Fe2O3. Останній і називають гравіметричною формою, і саме її зважують наприкінці аналізу.

|Fe |     —       Fe3+    —   Fe(OH)3   Fe2O3 у пробі       в розчині    осаджена гравіметрична

форма форма

В практиці хімічних лабораторій звичайно користуються методиками, у яких наведені готові формули для розрахунку результатів аналізу. В ці формули входить постійний множник, який називається фактором перерахунку F, що служить для визначення вмісту якого-небудь елемента або компонента в аналізованій пробі, якщо відомо масу гравіметричної форми цього компонента.

В загальному випадку фактор перерахунку (або аналітичний гравіметричний множник) F розраховують за формулою:

F = x M (A)

y M (B)'

де, M(A) і M(B) - молярні маси компонента A і його гравіметричної форми B; x і y - цілі числа, на які множать молярні маси, щоб загальне число молів елемента в чисельнику й знаменнику було однаковим.

Наприклад, при визначенні вмісту Феруму в масі осаду Fe2O3, фактор перерахунку визначається в такий спосіб:

F =   2M(Fe)   = 2 ^ 55,847 = 0,6995.

M (Fe2O3) 159,6922

В цьому випадку x=2, y=1, оскільки одна молекула містить два атоми Феруму. Таким чином, число молів Феруму в чисельнику й знаменнику однакове і дорівнює 2. Значення F розраховують або знаходять у довідниковій таблиці.Для визначення маси наважки речовини, що аналізують, необхідно знати приблизний склад речовини в пробі, а також форму осаду (кристалічна або аморфна) та очікувану масу гравіметричної форми.

Мінімальну масу наважки сухої речовини, що визначають (швизн), розраховують за формулами:

 

Швизн = 0,5 • F Швизн = 0,1 • F

де, 0,5 г - очікувана маса гравіметричної форми (гр.ф.)для кристалічних, 0,1 г - для аморфних осадів; F - фактор перерахунку. Якщо речовина, що аналізують, містить деякі домішки, то масу наважки речовини розраховують за відповідними формулами:

0,5 F 100%

т =                               

визн C,%

0,1 F 100%

m =                               

визн с,%

де, С % - відсотковий вміст речовини, що визначають. Якщо  досліджують  рідину,  то  розрахунок  необхідного  її об'єму (Увизн в мл ) проводять за формулами:

V        = 0,5 F 100%

визн =    р C,%

V        = 0,1 F 100% визн      р C,%

де, р - густина рідини, що досліджують.

Вміст речовини, що визначають, розраховують за формулами:

твизн (г) = тгр.ф. F

трпф F 100%

визн V "/

т

"Інав

Визначення маси розчинника, необхідного для розчинення наважки, а також маси осаджувача визначають, виходячи із закону еквівалентів, згідно якого маси реагуючих речовин взаємодіють між собою у кількостях, пропорційних їх еквівалентам:

Е : Е = ті : тх

де, Е - еквівалента маса речовини, що розчиняють або осаджують; Е - еквівалента маса розчинника або осаджувача; ті - маса речовини, що розчиняють або осаджують; тх - маса розчинника або осаджувача .Наважку осаджувача (тосадж) в грамах можна визначати за формулою:

1,5 ■ т x M л

* осадж

т   , =                                   

осадж             y m

де, і,5 - коефіцієнт, який визначає надлишок осаджувача; т - маса речовини, що осаджують; Мосадж - молярна маса осаджувача; М - молярна маса речовини, що осаджують;

x (у чисельнику) та y (в знаменнику) - коефіцієнти, які враховують, щоб урівняти кількість ідентичних атомів у осаджувача та в речовині, яку осаджують.

Якщо осаджувач - рідина, то об'єм її (в см3 або мл) визначають за формулами:

т ж -100%

V ____  осадж

визно =    p, C %

 

1,5 т x M 100%

осадж

y M p C %

 

де, p - густина осаджувача;

С % - концентрація осаджувача.

 

Приклад 1. Розрахуйте масову частку карбонатів кальцію й магнію у вапняку, якщо наважка їх суміші 0,9866г. В результаті аналізу було отримано 0,3755г CaO та 0,4105г Mg2P2O7.

Розв'язання:

Фактор перерахунку визначаємого CaCO3 на гравіметричну форму СаО дорівнює:

F = M (CaCO з) = 100,09 = 1 78 M (CaO)      56,08     , .

Знаходимо масу CaCO3 у наважці вапняку за формулою:

m(CaCO3) = F m(CaO) = 1,78-0,3755 = 0,67г.

Визначимо масову частку CaCO3 в наважці:

w(CaCO3) =0,67-100%/ 0,9866 = 67,91%. Аналогічно визначимо масову частку MgCO3.

Фактор перерахунку визначаємого MgCO3 на гравіметричну форму Mg2P2O7 дорівнює:

F = 2M(MgCO,) = 2 ■ 84,03 = 0 75 M (Mg 2 P2 O7)    222,57     , . Маса MgCO3 у наважці вапняку:

m(MgCO3) =F- m(Mg2P2O7) = 0,75-0,4105= 0,31г.Масова частка MgCO3 в суміші карбонатів дорівнює: w (MgCO3) = 0,31-100%/ 0,9866= 31,42%.

 

Визначення мінімальної наважки

Приклад 2. Визначте мінімальну наважку KCl-MgCl2-6H2O, яку необхідно взяти для визначення Магнію у вигляді MgO . Розв'язання:

I  спосіб

Складаємо рівняння, згідно яких відбувається осадження і визначення:

 

MgCl2 + 2OH- Mg(OH)2| + 2Cl-

осаджена форма

Mg(OH)2| MgO j + H2O

гравіметрична (вагова) форма MgO - кристалічний осад, тому гравіметрична форма повинна важити

» 0,5 г. Визначаємо масу MgCl^ яку необхідно взятии:

х г                                                    0,5 г

MgCl2    Mg(OH)2j —              MgOj

1        :              1              : 1

М = 95 г/моль                                    М = 40 г/моль

и = 0,0125 моль                                 и = 0,0125 моль

 

и (MgO) = т / M = 0,5 / 40 = 0,0125 (моль)

и (MgO) = и (MgCl2), тому и (MgCl2) = 0,0125 (моль);

т (MgCl2) = M • и = 95 г/моль • 0,0125 моль = 1,1875 (г)

Визначаємо масу мінімальної наважки KCl^MgCl2^6H2O, яку необхідно

взяти:

т (KCl-MgCl2 6H2O)      х г ..................................     1,1875 г     т (MgCl2)

М (KCl MgCl2 6H2O) 277,5 г/моль ........................      95 г/моль М (MgCl2)

 

т (KCl -MgCl2 6H2O) = М (KCl MgCl2 6H2O) m (MgCl2) / М (MgCl2) =

= 277,54,1875 / 95 = 3,4700 (г)

II  спосіб

Для проведення розрахунку мінімальної наважки KClMgCl26H2O спочатку визначимо фактор перерахунку:

F(KCl MgO.2 ■ 6H2O/MgO) = x M(KC' MgCl2 6H2O) = 277,5 = 6,9375

Страницы:
1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  21  22  23  24  25  26  27  28  29  30  31  32  33  34  35  36  37  38  39  40  41  42  43  44  45  46 


Похожие статьи

Т А Пальчевська - Аналітична хімія та інструменентальні методи аналізу