Аналитическая химия

Вычисления в гравиметрическом анализе

Обычно результаты гравиметрических определений выражают в массовых долях (%). Для этого нужно знать величину навески анализируемого вещества, массу полученного осадка и его хими­ческую формулу.

Гравиметрические определения преследуют различные цели. В одних случаях необходимо определить содержание элемента в химически чистом веществе, например, содержание бария в хлори­де бария ВаС1₂*2Н₂0. В других случаях требуется найти содержа­ние действующего начала в каком-нибудь техническом продукте или вообще в веществе, имеющем примеси. Например, приходится определять содержание хлорида бария ВаС1₂*2Н₂0 в продажном хлориде бария. Техника определений в обоих случаях может ос­таваться одинаковой, но вычисления при этом различны. Рассмот­рим ход вычислений на примерах.

 

Пример 1. Определить массовую долю (%) чистого ВаС1₂*2Н₂0 в образце технического хлорида бария. Навеска составляет 0,5956 г. Масса осадка суль­фата бария Ва50₄ после прокаливания 0,4646 г.

Решение. Определение основано на реакции, протекающей по уравнению

ВаС1₂*2Н₂0 + Н₂S0₄ = ВаS0₄| +2НС1 +2Н₂0

244,30                         233,40

Прежде всего, вычисляют, какой массе ВаС1₂*2Н₂0 соответствует найденная в анализе масса ВаSО₄:

233,40 г ВаS0₄ получают из 244,30 г ВаС1₂*2Н₂0

0,4646 » ВаS0₄                     * х * ВаС1₂*2Н₂0

 х = (0,4646• 244,30) / 233,40 = 0,4362 г.

Затем выражают содержание чистого ВаС1₂*2Н₂0 в массовых долях (%) от исходной навески технического хлорида бария:

0,5956 г технического продукта составляют 100%

0,4862 » чистого ВаС1₂*2Н₂0 *                   х%

X = 0,4862*100/0,5956 = 81,83% .

Технический хлорид бария содержит массовую долю чистого ВаС1₂*2Н₂0 81,83%

 

 Пример 2. Определить массовую долю в (%) бария в образце хлорида бария ВаС1₂ * 2Н₂0 (х. ч). Навеска чистого ВаС1₂*2Н₂0 равна 0,4872 г. Масса осадка сульфата бария ВаS0₄ после прокаливания 0,4644 г.

Решение. Вычисляют массу бария (относительная атомная масса 137.40), содержащуюся в полученном осадке сульфата бария:

в 233,40 г ВаS0₄ содержится 137,40 г Ва

 0,4644 » ВаS0₄                                   X » Ва

х = 0,4644*137,40/233,40 =0,2733 г.

Эта же масса бария входила до реакции в состав навески ВаС1₂*2Н₂0, по­этому можно составить пропорцию:

0,4872 г ВаС1₂*2Н₂0 составляют 100%

0,2733 * Ва                               »      X %

х = 0,2733*100/0,4872 = 56,09% .

Следовательно, ВаС1₂* 2Н₂0 содержит массовую долю бария 56,09 %.

 

 Нередко для вычислений в гравиметрическом анализе использу­ют факторы пересчета, называемые также аналитическими факторами. Фактор пересчета (Ф) представляет собой отношение отно­сительной атомной (А_г) или относительной молекулярной (М_г) массы определяемого вещества к относительной молекулярной массе вещества, находящегося в осадке:

Фактор пересчета показывает, сколько граммов определяемого вещества содержит 1 г осадка. В конкретных случаях факторы пересчета находят следующим образом:

 

Определяемое     Весовая форма       Фактор пересчета

вещество

Ва                            ВаS0₄                 Ar Ba/Mr ВаS0₄,

Fе                            Fе₂0₃                2 Ar Fе /Mr Fе₂0₃,

FеО                          Fе₂0з             2Mr FеО /Mr Fе₂0з,

МgO                         Мg₂Р₂О₇      2Mr МgO /Mr Мg₂Р₂О₇

При определении бария взвешиванием в виде ВаS0₄ фактор пе­ресчета равен

Ф =  Ar Ba/Mr ВаS0₄= 137,40/233,40 =0,5887.

Пользуясь факторами пересчета, делают вычисления по готовым формулам.

В практике технического и сельскохозяйственного анализа вы­числения, как правило, производят по готовым формулам. При всех расчетах со сложными числами следует пользоваться логарифмами.

Большое значение имеют записи в лабораторном журнале. Они являются документом, подтверждающим выполнение анализа. По­этому количественное определение кратко оформляют непосредст­венно на занятии. В журнал записывают дату, название анализа, методику определения (со ссылкой на учебник), данные всех взве­шиваний или других измерений, вычисление результата.

 

Пример 3. Какую навеску хлорида бария ВаС1₂*2Н₂0 нужно взять для опре­деления содержания в нем бария?

Исходные данные: формула осадка Ва$0₄; норма кристаллического осад­ка 0,5 г.

Решение. Величину навески находят из пропорции:

233,43 г ВаS0₄ получают из 244,31 г ВаС1₂*2Н₂0

0,5 » ВаS0₄ »                                 х    ВаС1₂-2Н₂0

X = 0,5*244,31  = 0,52 г.

            233,43

Для анализа следует взять 0,5—0,6 г ВаС1₂*2Н₂0.

 

Пример 4. Для количественного определения Ва²⁺ растворили навеску ВаС1₂*2Н₂0 0,4526 г. Какой объем 2 н. раствора серной кислоты потребуется для полного осаждения ионов Ва²⁺?     

Решение. Из уравнения реакции видно, что моль хлорида бария взаимодей­ствует с молем серной кислоты:

ВаС1₂*2Н₂0 + Н₂S0₄ = ВаS0₄↓ + 2НС1 + 2Н₂0

Следовательно, на взаимодействие с 244,31 г ВаС1₂*2Н₂0 расходуется 98 г Н₂S0₄, которые содержатся в 1000 мл 2 н. раствора кислоты. Поэтому можно составить следующую пропорцию:

на 244,31 г ВаСl₂ * 2 Н₂0 идет 1000 мл 2 н. Н₂S0₄

» 0,4526 » ВаС1₂*2Н₂0 »              X    2 н. Н₂30₄

Отсюда            х = (0,4526 * 1000)/244,31 = 2 мл.

Казалось бы, в этом примере для полного осаждения ионов Ва²⁺ достаточно взять 2 мл 2 н. Н₂S0₄. Однако это не так. Абсо­лютно нерастворимых веществ не существует, и над осадком суль­фата бария в растворе еще будут находиться неосажденные ионы Ва²⁺. Поэтому необходимо принять меры, чтобы понизить концент­рацию их в растворе, т. е. добиться практически полного, осаждения ионов Ва²⁺. Такие способы уже рассматривались.

Жидкость над осадком представляет собой насыщенный рас­твор электролита. Произведение концентраций его ионов при неиз­менной температуре сохраняет постоянное значение, равное произ­ведению растворимости. В рассматриваемом примере

ПР ВаS0₄ = [Ва²⁺] [S0₄^2-] = 1,1*10^-10.

Следовательно, чтобы понизить концентрацию ионов Ва²⁺, еще остающихся в растворе после осаждения, нужно повысить концент­рацию других ионов (S0₄^2-), т. е. действовать избытком осадителя (серной кислоты).