Оборудование и реактивы.

2.1. Точная навеска хлорида железа (III) (около 0.3 г), азотная кислота (2 М рас- твор), гидроксид аммония (10-% раствор), нитрат аммония (2-% раствор), дистиллирован- ная вода.

2.2. Химический стакан вместимостью 250 (300, 400) мл, (2 шт.), стеклянная па- лочка, фильтровальная бумага (белая или черная лента), тигель, электроплитка, муфельная печь, весы аналитические.

Основные сведения.

Гравиметрический анализ заключается в выделении вещества в чистом виде. Чаще всего такое выделение проводят осаждением. Реже определяемый компонент выделяют в виде летучего соединения (метод отгонки). В ряде случаев гравиметрия – лучший способ решения аналитической задачи, например, при анализе образцов с содержанием опреде- ляемого компонента более 0,1 %, особенно, если требуется проанализировать ограниченное число проб. Погрешность определения не превышает 0,1 – 0,2 %. Гравиметрия – это абсо- лютный (безэталонный) метод.

Недостатком гравиметрических методов является длительность определения, особен- но при серийных анализах большого числа проб, а также неселективность – реагенты- осадители, за небольшим исключением, редко бывают специфичными. Поэтому часто не- обходимы предварительные разделения.

Аналитическим сигналом в гравиметрии является масса. Гравиметрическое определение состоит из нескольких этапов:

1. Осаждение соединения, содержащего определяемое вещество (его называют

осаждаемой формой).

2. Фильтрование полученной смеси для отделения осадка от надосадочной жид- кости.

3. Промывание осадка для удаления надосадочной жидкости и адсорбирован- ных примесей с его поверхности.

4. Высушивание при низкой температуре для удаления воды или при высокой температуре для превращения осадка в более подходящую для взвешивания форму (грави- метрическую форму).

5. Взвешивание полученного осадка.

Массу определяемого вещества рассчитывают по формуле:

m â = F × m o  ,

где m в - масса определяемого вещества;

m o  - масса осадка;

F - гравиметрический фактор, который можно рассчитать непосредственно из обще- принятых констант.

В общем случае:

a × молекулярная

F =

масса

определяемого

вещества

,

b × молекулярная

масса

гравиметрической

формы

где a и b – числа, необходимые для уравнивания числа молей определяемого вещест- ва в числителе и знаменателе (табл.1).

Таблица 1

Гравиметрические факторы

Определяемое вещество	Гравиметрическая форма	F
Cl	AgCl	M Cl = 0,2774 M AgCl
Ba	BaSO4	M Ba = 0,5884 M BaSO 4
Fe	Fe2O3	2 × M Fe = 0,6994 M Fe O 2 3
Fe3O4	Fe2O3	2 × M Fe O = 0,9666 3 4 3× M Fe O 2 3
Mg	Mg2P2O7	2 × M Mg = 0,2184 M Mg P O 2 2 7

Чаще представляет интерес выяснить не абсолютное количество определяемого ве- щества, а его процентное содержание в пробе анализируемого объекта. Тогда формула для расчета имеет вид:

x = m â ×100 = m o  × F  ×100

(%) ,

g              g

где g – навеска анализируемого объекта.

К осадкам в гравиметрии предъявляют ряд довольно жестких требований. Требования к осаждаемой форме:

1. Осадок должен быть практически нерастворим. Определяемый компонент должен выделяться в осадок количественно, при этом его концентрация в растворе после осаждения не должна превышать 10^-6 М. Осаждение считается количественным, когда ос- таточное количество осаждаемого вещества лежит за пределами точности взвешивания на аналитических весах (0.0002 г).

2. Осадок должен выделяться в форме, удобной для его отделения от раствора и промывания, и по возможности быть крупнокристаллическим, если он кристаллический, или хорошо коагулированным, если он аморфен. Важно, чтобы он был однородным по дисперсности.

3. Осадок должен быть чистым, т.е. не содержать посторонних примесей. Требования к гравиметрической форме:

1. Гравиметрическая форма должна быть стехиометрическим соединением из- вестного состава.

2. Она должна быть устойчива.

3. Желательно, чтобы значение F было мало (для снижения относительной по- грешности результата определения нужного компонента).

Гравиметрически можно определять большинство неорганических катионов, анионов, нейтральных соединений типа I₂, H₂O, CO₂, SO₂. Для осаждения применяют неорганиче- ские и органические реагенты (табл. 2). Последние, как правило, более селективны.

Таблица 2

Неорганические и органические осадители

Гравиметрия имеет ограниченное применение в аналитической химии органических веществ. Однако, описан ряд избирательных реакций на некоторые функциональные груп- пы. Например, салициловую кислоту определяют по реакции с йодом. Желтый осадок от- фильтровывают, высушивают и взвешивают. Никотин в ядохимикатах определяют осажде- нием с кремневольфрамовой кислотой.

В методах отгонки определяемая часть анализируемого объекта должна быть летучей или превращаться в летучее соединение по той или иной химической реакции. Методы от- гонки подразделяют на прямые и косвенные.

Примером прямых методов может служить определение CO₂ в карбонатных породах. В этом случае навеску образца обрабатывают кислотой. Выделившийся CO₂ отгоняют в предварительно взвешенный сосуд, содержащий поглотитель. По увеличению массы сосу- да судят о содержании CO₂ в анализируемом образце.

В косвенных методах о количестве летучего компонента судят по убыли массы навес- ки анализируемого вещества. Этим методом часто определяют содержание воды. Методы отгонки не универсальны и малочисленны.