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重量分析法



本章教学目的

1、了解沉淀中沉淀式和称量式的概念。

2、明确沉淀剂选择的条件。

3、掌握沉淀形成的条件。

教学重点与难点:沉淀的条件

教学内容:



一、重量分析法原理



什么是重量分析法?

重量分析法(gravimetric analysis):根据反应生成物的质量来测定欲测组分含量的定量分析方法。分类如下:

沉淀重量法

分类    气化法

电解分析法

        热重量分析

本章重点讲解讨论沉淀重量法和气化法。

1沉淀重量法(precipitation method):利用沉淀反应,加过量沉淀剂于试样溶液中,使被测组分定量地形成难溶的沉淀于试样溶液中,经过滤、洗涤、烘干或灼烧、称量,根据称得的重量计算出被测组分的含量。

溶解          BaCl2沉淀剂              过滤、洗涤、烘干或灼烧
例如:测定试液中硫酸根离子含量:

试样      试液            BaSO4                    称量BaSO4

恒重      计算百分含量

Fe3+  FeOH3 Fe2O3 
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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)



1、重量分析法(沉淀法)对沉淀形式的要求

沉淀的溶解度必须很小,这样才能保证被测组分沉淀完全。Ksp10-8

沉淀应易于过滤和洗涤。

颗粒较大的沉淀好于较小的沉淀。

颗粒大的晶形沉淀比同质量的颗粒小颗粒沉淀具有较小的总表面积,易于洗净。

沉淀力求纯净,尽量避免其它杂质的沾污。

沉淀应易于转化为称量形式。

2、重量分析法(沉淀法)对称量形式的要求

称量形式必须有确定的化学组成,否则无法计算分析结果。

称量形式必须十分稳定,不受空气中水分、CO2O2等的影响。

称量形式分子量要大,在称量形式中被测组分的百分含量要小,这样可以
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提高分析准确度。

例如:测定铬含量,以哪种称量式(Cr2O3BaCrO4)称量可得较小的误差?

解:Cr2O3    M =152

152mg Cr2O3中含Cr104mg

                    104

1mg Cr2O3中含Cr =     = 0.7mg

                    157

BaCrO4        M = 253.4

253.4mg BaCrO4中含Cr 52mg

                        52

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:

沉淀剂应选择性高,而且应为易挥发、易分解,便于灼烧除去。

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



试样的量~组分的量~沉淀剂的量

一般情况:无定形沉淀:称量式的质量控制在0.10.2g

          晶形沉淀:称量式的质量控制在0.30.5g

1:欲测定BaCl2·2H2OBa的含量,应称取试样若干克?如灼烧后的沉淀BaSO4质量为0.4g
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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。

2:在测定BaCl2·2H2OBa含量时,设称取的试样为0.5032g,试计算所需V1/2H2SO4)的体积。[c1/2H2SO4=2mol/L]

解:    BaCl2·2H2 H2SO4

          244.27g          98.07

0.5032 0.5g          x g



              98.07 × 0.5

          x =               0.2g

                  244.27

c1/2H2SO4= 2mol/L时:

                      0.2

2·V1/2H2SO4=          

                    0.049

                    0.10           

    VH2SO4 =       2ml

                    0.049             

一般要求所加入的沉淀剂过量,按理论过量50100%。即加入H2SO435ml



四、沉淀的条件



1、沉淀的形状

沉淀的形成,一般经历如下过程:

            成核作用          成长              聚集-无定形沉淀

构晶离子          晶核        沉淀微粒               

                                          定向排列-晶形沉淀
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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+

Ba2SO42+  +  SO42- === BaSO42  离子群

在过饱和溶液中,由于静电作用,Ba2+SO42-为离子对,离子对进一步结合Ba2+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

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。

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。
happy爱米粒
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我们这边重量分析法做的还是比较少的,谢谢楼主分享
sunjun0620
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