9Гравіметричний аналіз неорганічних речовин

Мета роботи: ознайомитися з теоретичними основами гравіметричного методу аналізу, набути практичних навичок використання даного методу в лабораторних умовах, освоїти практично основні прийоми роботи з осадами (декантація, промивка, обвуглення фільтру).

Стислі теоретичні відомості

Гравіметричним аналізом називають метод кількісного хімічного аналізу, заснований на точному вимірі маси досліджуваного компонента проби, виділеного або в елементарному вигляді, або у вигляді сполуки певного складу. Гравіметричні методи поділяють на дві групи:

1) методи відгонки;

2) методи осадження.

У методах відгонки аналізуючий компонент досліджуваної системи відганяють. Методи відгонки можуть бути прямими і непрямими. Прикладом прямого методу може слугувати метод визначення диоксиду вуглецю в карбонатних породах. Із наважки карбонату кальцію дією соляної кислоти виділяють диоксид вуглецю, який відганяють у попередньо зважений приймач з поглиначем (в даному випадку з натронним вапном, тобто сумішшю СаО з NaOH). За збільшення маси приймача розраховують кількість СО₂. У непрямих методах відгонки леткий компонент відганяють з наважки досліджуваної речовини і за зменшенням її маси судять про вміст леткого компоненту. Так можна визначати кількість кристалізаційної води в солях, висушуючи наважку солі за певної температури.

Методи відгонки не є універсальними і можуть застосовуватися тоді, коли проба містить леткий компонент або коли досліджуваний компонент, прийнявши участь в реакції, може перетворюватися в летку речовину. В решті ж випадків використовують методи осадження.

У методах осадження наважку аналізованої речовини тим чи іншим способом переводять в розчин, після чого елемент, який визначається, осаджують у вигляді малорозчинної сполуки (або виділяють в елементарному вигляді). Осад, що при цьому утворюється, відділяють фільтруванням, ретельно промивають, прожарюють (або висушують) і точно зважують. За масою осаду і його формулі розраховують вміст в ньому досліджуваного елемента і виражають його вміст у відсотках від маси наважки аналізованої проби.

З усіх перерахованих операцій найбільш важливою є осадження. Від того, наскільки вдало обраний осаджувач, яку його кількість було додано, в яких умовах проведено осадження, значною мірою залежить точність результатів аналізу. Осадження іноді супроводжується ускладненнями (наприклад, утворенням колоїдного розчину, співосадженням побічних речовин і т. д.), які можуть зробити результати аналізу абсолютно неправильними. Тому питання теорії утворення опадів, їх чистоти, розчинності є дуже важливими для аналітичної хімії.

Використання будь-яких малорозчинних сполук даного елементу для гравіметричного визначення методом осадження можливе лише в тому випадку, якщо це сполука задовольняє ряд вимог. Перш ніж перейти до більш детального розгляду цих вимог, звернемо увагу на те, що отримані в ході аналізу осади зазвичай в подальшому підлягають прожарюванню. При прожарюванні багато сполук зазнають фізичних та хімічних змін. Таким чином, часто зважують не ту речовину, яка було отримана при осадженні, а продукт її хімічного перетворення. Внаслідок цього в гравіметричному аналізі розрізняють осаджену форму і вагову форму.

Осадженою формою (або формою осадження) називається та сполука, яка осідає з розчину при взаємодії з відповідним реагентом, а ваговою формою – речовина, яку зважують для отримання остаточного результату аналізу. Наприклад, при визначенні Fe³⁺ або А1³⁺ осадженою формою є зазвичай гідроксиди, одержувані дією NH₄OH на аналізований розчин. Ваговою формою є безводні оксиди Fe₂О₃ і А1₂О₃, які утворюються із зазначених гідроксидів при їх прожарюванні. При визначенні Са²⁺ осадженою формою буде оксалат кальцію СаС₂О₄·Н₂О, а ваговою формою може бути оксид кальцію СаО, що утворюється з нього при прожарюванні.

В окремих випадках осаджена і вагова форми можуть представляти собою одну і ту ж сполуку. Наприклад, Ва²⁺ і SО₄²⁺ йони осаджують з розчину і зважують у вигляді сульфату барію, який не змінюється хімічно при прожарюванні. Аналогічно при визначенні Ag⁺ (або С1^-) осадженою і ваговою формою є хлорид срібла AgCl.

Зрозуміло, що до осаджується і ваговій формам пред'являються різні вимоги. Вимоги до осаджується формі наступні:

1. Незначна або взагалі відсутня розчинністю, без чого неможливе повне осадження досліджуваного йона (елемента).

2. Кристалічна структура осаду, яка дозволяє легко та швидко відфільтрувати та промити осад.

3. Здатність легко і повністю перетворюватися у вагову форму.

Вимоги до вагової форми:

1. Чітка відповідність її складу хімічній формулі.

2. Хімічна стійкість.

3. Вміст досліджуваного елементу у ваговій формі має бути як можна меншим, що дасть змогу звести до мінімуму похибку гравіметричного визначення.