重量分析法-Microsoft--文檔

1、重量分析法第一節(jié)重量分析法的一般步驟和特點(diǎn)第二節(jié)重量分析對(duì)沉淀的要求第三節(jié)沉淀的形成第四節(jié)影響沉淀純度的因素第五節(jié)沉淀的操作條件第六節(jié)重量分析的計(jì)算和示例重量分析法(gravimetric analysis)是采用適當(dāng)?shù)姆椒?，?被測(cè)組分與試樣中的其它組分分離，轉(zhuǎn)化為一定的稱量形 式，然后用稱重的方法測(cè)定該組分的含量。重量分析法包括化學(xué)沉淀法、汽化法、電解法、萃取 法等。通常重量分析指的長(zhǎng)化學(xué)沉淀法,以沉淀反應(yīng)為基 礎(chǔ)，根據(jù)稱量反應(yīng)生成物的重量來(lái)測(cè)定物質(zhì)含量。第一節(jié)重量分析法的一般步驟和特點(diǎn)一、重量分析法的一般步頁(yè)腳.重量分析法的一般步驟為：試樣f試液f沉淀形式f稱量形式f計(jì)算結(jié)果。 試樣經(jīng)適

2、當(dāng)步驟分解后，制成含被測(cè)組分的試液。加入沉淀劑后， 得到含被測(cè)組分的沉淀形式。經(jīng)過(guò)濾、洗滌、灼燒或干燥，得到稱量形式。根 據(jù)稱量形式可以進(jìn)行重量分析結(jié)果計(jì)算。沉淀形式和稱量形式可以相同，也可以不同。二、重量分析法的特點(diǎn)重量分析法直接用分析天平稱量獲得分析結(jié)果，不需基準(zhǔn)物質(zhì)或標(biāo)準(zhǔn)試樣作為 參比，分析結(jié)果的準(zhǔn)確度較高,一般測(cè)定的相對(duì)誤差不大于0. 1%O重量分析不足之處長(zhǎng)操作繁瑣，費(fèi)時(shí)較多，對(duì)低含量組分的測(cè)定誤 差較大，所以不適于生產(chǎn)中的控制分析和微量組分的測(cè)定。高含量的硅、磷、鑄、稀土元素等試樣的精確分析，至今仍然使用 重量分析法。第二節(jié)重量分析對(duì)沉淀的要求一、對(duì)沉淀形式的要求1、沉淀的溶解度要

3、小,使被測(cè)組分能定量沉淀完全；2、沉淀要純凈,盡量避免混進(jìn)雜質(zhì)；3、沉淀應(yīng)是粗大的晶形沉淀，易于過(guò)濾、洗滌。對(duì)于非晶形沉淀，必須 選擇適當(dāng)?shù)某恋項(xiàng)l件，使沉淀結(jié)構(gòu)盡可能緊密。4、沉淀經(jīng)干燥或燃燒后，易于得到組成恒定、性質(zhì)穩(wěn)定的稱量形式.二、對(duì)稱量形式的要求1、化學(xué)組成恒定,符合一定化學(xué)式，這是對(duì)稱量形式最重要的要求。2、稱量形式要穩(wěn)定,不易吸收空氣中的水分和二氧化碳，在干燥、灼燒 時(shí)不易分解，否則不適于用作稱量形式；3、摩爾質(zhì)量盡可能大,少量的待測(cè)組分可以得到較大量的稱量物質(zhì)，因頁(yè)腳.而提高分析靈敏度，減小稱量誤差.三、對(duì)沉淀劑選擇的要求1、具有較好的選擇性,即要求沉淀只能與待測(cè)組分生成沉淀，而

4、與試液中的其 他組分不起作用。2、易揮發(fā)或灼燒除去,便于除去沉淀中未洗凈而帶有的沉淀劑。3、有機(jī)沉淀劑一般比無(wú)機(jī)沉淀劑好,原因是有機(jī)沉淀劑的選擇性好，沉 淀組成固定，易于分離和洗滌，分析速度快，稱量形式的摩爾質(zhì)量大，誤差小。第三節(jié)沉淀的形成一、沉淀的類型按照顆粒大小和外觀形態(tài)，可將沉淀粗略分為三種類型是：（1）晶形沉淀：顆粒直徑0 .Plum,排列整齊，結(jié)構(gòu)緊密，吸附雜質(zhì)少易于過(guò) 濾、洗滌。例：BaS04l （細(xì)晶形沉淀），MgNH4P04 * （粗晶形沉淀）。（2）無(wú)定形沉淀：顆粒直徑 0.0211m,結(jié)構(gòu)疏松比表面積大，吸附雜質(zhì)多不 易過(guò)濾、洗滌。例：Fe2032H20 I o（3）凝乳狀

5、沉淀：顆粒直徑和性質(zhì)界于兩種沉淀之間。例：AgCl I o二、沉淀的形成1.成核:異相成核（誘導(dǎo)作用）構(gòu)晶離子離子聚集體T小品核均相成核（靜電作用）-離子對(duì)2.成長(zhǎng):晶形沉淀無(wú)定形沉淀定向排列 、小晶核T小沉淀微粒凝聚頁(yè)腳.1晶核的形。當(dāng)溶液達(dá)到過(guò)飽和狀態(tài)時(shí)，組成深沉的構(gòu)晶離子由于靜電的作用相互締合為離 子對(duì)，并進(jìn)一步形成由更多一些構(gòu)晶離子構(gòu)成的離子聚合集體。當(dāng)締合到一定 程度時(shí)就成為晶核。一般認(rèn)為晶核由48個(gè)構(gòu)晶離子(或24個(gè)離子對(duì))組成。例如BaS04的 晶核形成過(guò)程：離子對(duì)三聚體四聚體I五聚體B尹+S_=Ba2+S0TBa2 + SOr+Ba2+(Ba2SO4)2+或 Ba2+SOr+S

6、O2-|Ba(SO4)2r- (Ba2SO4)2+S(-(Ba2+S(-)2或 |Ba(SO4)22_ +B+=(Ba2+sG)2(Ba2+SO3_)2 + Ba2+!Ba3(SO4)2l2+ _ 均相成核(自發(fā)成核)：過(guò)飽和溶液中，構(gòu)晶離子通過(guò)相互靜電作用自發(fā)締合而 成晶核，稱為均相成核。在進(jìn)行常常時(shí)的介質(zhì)和容器中，不可避免地存在大量肉眼看不見(jiàn)的固體微 粒，這些外來(lái)的雜質(zhì)也能誘導(dǎo)晶核的形成，起著晶種的作用。異相成核：非過(guò)飽和溶液中，構(gòu)晶離子借助溶液中固體微粒形成晶核，稱 為異相成核。2晶核的成長(zhǎng)溶液中有晶核后，過(guò)飽和的構(gòu)晶離子繼續(xù)向晶核表面擴(kuò)散，并沉積在晶核上， 使晶核逐漸成長(zhǎng)為沉淀微粒，沉

7、淀顆粒的類型是由聚集速度和定向速度的相對(duì) 大小決定的。聚集速度：構(gòu)晶離子聚集成晶核后進(jìn)一步堆積使晶核形成沉淀微粒的速頁(yè)腳.率。定向速度：構(gòu)晶離子在一定晶格中定向排列速率。聚集速度定向速度f(wàn)晶形沉淀聚集速度定向速度f(wàn)無(wú)定形沉淀聚集速卑主要由沉淀時(shí)的條件決定，其中最重要的長(zhǎng)溶液中生成沉淀物質(zhì)的過(guò) 飽和度。式中:v為沉淀生成的速率；Q為加入沉淀劑瞬間沉淀物質(zhì)的濃度，S為開(kāi)始沉淀 時(shí)沉淀物質(zhì)的溶解溶解度，Q-s)心為相對(duì)過(guò)飽和度，K是與沉淀的性質(zhì)、介質(zhì)、 溫度有關(guān)的比例常數(shù)。相對(duì)過(guò)飽和度愈大，聚集速率越大。若要聚集速率小，獲得顆粒較大的 沉淀，應(yīng)沒(méi)法降低(Q-s)/s為相對(duì)過(guò)飽和度：減少Q(mào)和增大s.定

8、向速率決定于沉淀物質(zhì)的本性。一般極性強(qiáng)的鹽類，如BaS04等，具有較大的定向速率，易形成晶形沉淀。 氫氧化物如Fe(0H)3等或硫化物只有較小的定向速率，其沉淀一般為無(wú)定沉淀的類型，不僅決定于沉淀的本質(zhì)，也決定于沉淀時(shí)的條件，若適當(dāng)改 變沉淀?xiàng)l件，也可能改變沉淀類型。第四節(jié)影響沉淀純度的因素當(dāng)沉淀從溶液中析出時(shí)，不可避免地從溶液中夾帶或多或少的其他組分(雜質(zhì) 和母液)。為了獲得盡可能純凈的沉淀，首先要了解在沉淀形成過(guò)程中雜質(zhì)混入 的原因，從而根據(jù)具體情況制訂出減少雜質(zhì)混入的措施。頁(yè)腳.引起沉淀沾污的原因一般有共沉淀和后沉淀兩種。一、共沉淀共沉淀表面吸附 包藏或吸留混晶或共沉淀：當(dāng)一種難溶液物從

9、溶液中沉淀析出時(shí)，溶液中的某些可溶性雜質(zhì)會(huì) 表面吸附表面吸附：沉淀表面構(gòu)晶離子電荷不平衡，導(dǎo)致沉淀表面吸附相反電荷的雜 質(zhì)的現(xiàn)象。Ba*+CbB去+-Ba 毎仝 0:-1111-SOr-Ba 卻SO：-Ba 埒沉淀表面形成雙電層：吸附層一吸附剩余構(gòu)晶離子Ba2+擴(kuò)散層吸附陰離子或抗衡離子C1-頁(yè)腳.吸附規(guī)律(1) 凡長(zhǎng)與構(gòu)晶離子生成微溶或解離度很小的化合物的離子，優(yōu)先被吸附；如 用Ba2+沉淀S042-, BaS04吸附Ba2+荷正電，陰離子按以下順序吸附，N03- C1O3-C1-I-;(2) 雜質(zhì)離子的價(jià)數(shù)愈高，濃度愈大，則愈易被吸附；(3) 沉淀的表面積越大，吸附雜質(zhì)越多；(4) 與溶液

10、的溫度有關(guān)；吸附作用是一個(gè)放熱過(guò)程，溫度升高，吸附雜質(zhì)的量 減小。包藏或吸留包藏或吸留：指雜質(zhì)包裹在沉淀部的共沉淀現(xiàn)象。原因：沉淀速度過(guò)快，表面吸附的雜質(zhì)來(lái)不及離開(kāi)沉淀表面就被隨后沉 積下來(lái)的沉淀所覆蓋，包埋在沉淀部，這種因吸附而留在沉淀部的共沉淀現(xiàn)象頁(yè)腳.稱包藏或吸留。減少或消除方法改變沉淀?xiàng)l件，重結(jié)晶或化混晶或固溶體混最或凰港體:存在與構(gòu)晶離子晶體構(gòu)型相同、離子半徑相近、電子層結(jié)構(gòu)相 同的雜質(zhì)離子，沉淀時(shí)進(jìn)入晶格中形成混晶共沉淀。/例：BaS04與PbS04 , AgCl與AgBr同型混晶BaS04中混入KMnO4 （粉紅色）異型混晶減小或消除方法將雜質(zhì)事先分離除去；加入絡(luò)合劑或改變沉淀劑

11、，以消除干擾離子二、后沉淀后沉淀：沉淀和母液一起放置一段時(shí)間（幾小時(shí)）以后，溶液中某些本來(lái)難以 沉淀的組分沉淀到原沉淀表面上的現(xiàn)象。如，用草酸鹽沉淀鈣并與鎂分離時(shí)， 草酸鈣上很少有鎂共沉淀，若化幾小時(shí)，就會(huì)有多量的草酸鎂沉積在草酸鈣上。 又如，用S2-沉淀Hg2+或Cu2+,共存Zn2+不共沉淀，化則ZnS隨后沉淀，20mim 后,后沉淀可達(dá)90%以上。原因：沉淀表面吸附共存離子達(dá)過(guò)飽和。消除：化時(shí)間不能過(guò)久。第五節(jié)沉淀的操作條件一、晶形沉淀的沉淀的條件a熱而?。簾崛芤涸龃笕芙舛?，減少雜質(zhì)吸附；稀溶液一降低過(guò)飽和度, 減少均相成核。頁(yè)腳.b快攪慢滴：充分?jǐn)嚢柘侣渭映恋韯?，防止局部過(guò)飽和C.

12、化一生成大顆粒純凈晶體d、洗滌：減少表面吸附。但會(huì)增加溶解損失，可用含同離子的電解質(zhì)稀溶液 作洗滌劑?；撼恋硗瓿珊?，將沉淀與母液放置一段時(shí)間，這一過(guò)程稱為稱為化（加熱 和攪拌可以縮短化時(shí)間）。 化作用：因小晶體比大晶體的溶解度大，防置后使小晶體轉(zhuǎn)變?yōu)榇缶w及使亞穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定態(tài)圖了-4陳化過(guò)程1. 大晶粒2.小晶粒3溶液圖7-5 BaS04沉淀的陳化效果1.未陳化2.室溫下陳化四天 化時(shí)間：沉淀早期再結(jié)晶快，不必太長(zhǎng)。 影響化速度因素：溶質(zhì)和溫度。二、無(wú)定形沉淀的沉淀?xiàng)l件a. 熱而濃：濃溶液降低水化程度，使沉淀顆粒結(jié)構(gòu)緊密；熱溶液一促進(jìn) 沉淀微粒凝聚，減小雜質(zhì)吸附b. 快攪快滴：攪拌下較快加

13、入沉淀劑一一加快沉淀聚集速度c. 電解電解質(zhì)促凝：適當(dāng)加入電解質(zhì)一一防止膠溶d. 不化一趁熱過(guò)濾、洗滌，防止雜質(zhì)包裹e. 洗滌:不能直接用水洗，宜用稀的、易揮發(fā)的電解質(zhì)熱溶液作洗滌液。三、均勻沉淀法頁(yè)腳.(1) 方法：利用溶液中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，逐步地、均勻地在溶液部產(chǎn)生沉淀劑, 使沉淀在整個(gè)溶液中緩慢地、均勻地析出，避免局部過(guò)濃，以獲得顆粒較粗、 結(jié)構(gòu)緊密，純凈而又易過(guò)濾的沉淀。(2) 示例：沉淀Ca2+,在酸性溶液中，加入(NH4)2C204,由于酸效應(yīng)的影響， 此時(shí)不能析出沉淀。向溶液中加入尿素，加熱至909左右時(shí)，尿素發(fā)生水解：CO (NH2)2 + H20 = C02+ 2NH3生成的

14、NH3中和溶液中H+,使C2042-增加，最后pH達(dá)4. 04. 5, CaC2O4可 沉淀完全。第六節(jié)重量分析的計(jì)算和示例一、重量分析法結(jié)果的計(jì)算1.稱量形式與被測(cè)組分形式一樣被測(cè)組分 =稱量蘭式的質(zhì)量X 00%試樣的質(zhì)量2. 稱量形式與被測(cè)組分形式不一樣被測(cè)組分 =竺竺士竺竺00% 試樣的質(zhì)量換算因數(shù)F被測(cè)組沁摩爾質(zhì)量bx稱量形式的摩爾質(zhì)量a9 ”是使分子和分母中所體元素原子個(gè)數(shù)相舸T考慮的系數(shù)幾種重量分析法的沉淀形式、稱量形式和換算因數(shù)頁(yè)腳.被測(cè)組分沉淀形式稱量形式換算因數(shù)FBaBaS04BaS04M(Ba)/M(BaS04)MgOMgNH4P04Mg2P2072M(MgO)/M(Mg2P2O7)Fe304Fe2O3.刈20Fe2032M(Fe304)/3M(Fe203)NH3(NH4)2PtC14Pt2M(NH3)/M(Pt)二、計(jì)算示例例：分析