重量分析法.doc

重量分析法一、 重量分析的方法a、 沉淀法：沉淀法是重量分析的主要方法。这种方法是将被测组分形成难溶化合物沉淀，经过过滤、洗涤、烘干及灼烧（有些难溶化合物不需要灼烧），最后称重，由所得重量计算被测组分的含量。b、 汽化法：汽化法是通过加热或用其他方法使样品中某种挥发性组分逸出，然后根据样品减轻的重量计算该组分的含量；或者当挥发性组分逸出时，选一种吸收剂将它吸收，然后根据吸收剂增加的重量计算该组分的含量。c、 电解法：电解法是利用电解原理，使金属离子在电极上析出，然后称重，计算其含量。d、 萃取法：萃取法是利用有机溶剂将被测组分从样品中萃取出来，然后再将溶剂处理掉，称取萃取物的重量，计算被测组分的含量。二、 重量分析法原理重量分析法是根据反应生成物的质量来确定欲测组分含量的定量分析方法。为完成此任务最常用的方式是将欲测定的组分沉淀为一种有一定组成的难溶性化合物然后经过一系列操作步骤来完成测定。我们称这种分析方法为重量分析法中沉淀法。沉淀析出的形式称为沉淀式，烘干或灼烧后称量时的形式称为称量式。例如：Fe3+ Fe(OH)3 Fe2O3 沉淀式 称量式Ba2+ BaSO4 BaSO4 沉淀式 称量式三、 重量分析法中对沉淀的要求及沉淀剂的选择1、对沉淀式的要求（1）沉淀式应具有最小的溶解度：实验证明对二离子型的电介质如BaSO4或AgCl等其Ksp不大于108，在实用上可认为沉淀完全。（2）沉淀式应当尽可能具有便于过滤和洗去杂质的结构。颗粒较大的晶型沉淀比同质量的小颗粒沉淀具有较小的总表面积，易于洗净。（3）沉淀式应当容易转变为称量式。（4）沉淀吸附杂质少。2、对称量式的要求（1）称量式的组成必须与化学式相符；（2）称量式必须很稳定；（3）称量式的分子量要尽可能大，而被测组分在称量式中的含量应尽可能小。例如：测定铬含量，以哪中称量式（Cr2O3或BaCrO4）称量可得较小的误差？称量式：Cr2O3 在152mgCr2O3中含有104mgCr在1mgCr2O3中含有： 称量式BaCrO4 在253.4mg BaCrO4中含有52mgCr在1mg BaCrO4中含有： 从上面两例计算中可知以BaCrO4为称量式可得较小的误差。3、沉淀剂的选择（1）沉淀剂应为易挥发或易分解的物质，在灼烧时，可自沉淀中将其除去。（2）沉淀剂应具有特效性或良好的选择性。这就是说，沉淀剂只能和被测组分生成沉淀，或在一定条件下只和被测组分生成沉淀。4、沉淀剂的用量 为使被测组分沉淀达到实际上完全，即被测离子在溶液中的浓度应在10-410-5M以下，加入的沉淀剂需要过量，一般按理论过量50100。如果沉淀剂是不易挥发的物质，则控制过量2030%。四、 样品的称取和溶解称取样品的量决定于沉淀的类型。对于体积小、容易过滤和洗涤的沉淀，可以多一些，但不能过多，否则过滤洗涤耗费时间。对于体积大、不易过滤和洗涤的沉淀，应适当少一些，但也不可过少，以免由它引起的称量误差及其他各步骤所产生的不可避免的误差较大。样品称好后，可用适当的溶剂溶解，最常用的溶剂是水。若需加热促其溶解，注意温度不要太高，以防溶液溅失。若样品不溶于水，而需用酸溶解且有气体产生时，应先在样品中加少量水调成糊状，溶剂沿杯壁慢慢注入，并注意盖上表皿。五、 影响沉淀溶解度的因素重量分析中，通常要求被测组分在溶液中的溶解量不超过称量误差（即0.2mg），此时即可认为沉淀已完全。但是很多沉淀不能满足此要求。因此必须了解影响沉淀溶解度的因素，以便控制沉淀反应的条件，使沉淀达到重量分析的要求。影响沉淀溶解度的因素有：1、同离子效应组成沉淀的离子称为构晶离子，在难溶电解质的饱和溶液中，如果加入含有某一构晶离子的溶液，则沉淀的溶解度减少，这一效应称为同离子效应。例如，在BaCl2溶液中，加入过量沉淀剂H2SO4，则可使BaSO4沉淀的溶解度大为减小，达到实际上完全。但不能片面理解沉淀剂加得越多越好，因为沉淀剂过量太多，可以引起盐效应、配位效应等，使沉淀的溶解度增大。2、盐效应在难溶电解质的饱和溶液中，加入其它易溶的强电解质，使难溶电解质的溶解度比同温度时在纯水中的溶解度增大，这种现象称为盐效应。3、酸效应溶液的酸度对沉淀溶解度的影响称为酸效应。若沉淀是强酸盐（如BaSO4、AgCl等）影响不大，但对弱酸盐（如CaC2O4、ZnS等）影响就较大。例如CaC2O4沉淀，在酸性较强溶液中，由于生成了HC2O4-或H2C2O4而溶解。4、络合效应（配位效应）当溶液中存在能与沉淀的构晶离子形成配合物的配位剂时，则沉淀的溶解度增大，称为配位效应。例如，用HCl沉淀Ag+时，生成AgCl沉淀，若HCl太过量，则会形成AgCl2-，AgCl32-等配合物，使AgCl溶解度增加。所以，沉淀剂不能过量太多，既要考虑同离子效应，也要考虑盐效应和配位效应。5、其它因素（1）温度 一般温度升高，沉淀溶解度增大。（2）溶剂 无机物沉淀，一般在有机溶剂中的溶解度比在水中小，所以对溶解度较大的沉淀，常在水溶液中加入乙醇、丙酮等有机溶剂，以降低其溶解度。（3）沉淀颗粒 同一种沉淀物质，晶体颗粒大的，溶解度小。反之，颗粒小的则溶解度大 。六、 沉淀的形成和形状沉淀按其物理性质的不同，可以粗略地分为两类，一类是晶型沉淀（BaSO4），离子在晶格内排列规则，颗粒直径约为0.11um；一类为非晶型沉淀（Fe(OH)3），离子排列不规则，颗粒直径一般小于0.02um。AgCl是一种凝乳沉淀，颗粒大小介于两者之间。生成的沉淀是晶形还是无定形，主要是由两个因素聚集速度和定向速度决定的。1、聚集速度当向试液中加入沉淀剂时，溶液中生成难溶化合物的离子浓度乘积超过该化合物的浓度积时，溶液中的离子将聚集拢来形成微小的晶核，这种离子聚集成晶核的速度称为聚集速度。2、定向速度生成沉淀的离子按照一定顺序排列于结晶格子内的速度称为定向速度。如果聚集速度大于定向速度，离子很快地聚集起来形成晶核，但是却来不及按顺序排列于晶格内，其余离子就在晶核上不断析出，这样得到的沉淀是非晶形沉淀。反之，如果聚集速度小于定向速度，离子缓慢地聚集成晶核，并且有足够的时间按顺序排列于晶格内，这时得到的沉淀是晶形沉淀。聚集速度与沉淀的溶解度有关系。溶解度大的物质，聚集速度小，易形成晶形沉淀；溶解度小的物质，聚集速度大，则易形成无定形沉淀。七、 影响沉淀纯度的因素1、共沉淀现象当沉淀从溶液中析出时，溶液中其它可溶性组分被沉淀带下来而混入沉淀之中的现象称为共沉淀现象。共沉淀是沉淀重量法中最重要的误差来源之一，引起共沉淀的原因主要有下列三种：（1）表面吸附 沉淀表面吸附杂质，其吸附量与下列因素有关：a、 杂质浓度 杂质浓度越大，则吸附杂质的量越多。b、 沉淀的总表面积 同重量的沉淀，颗粒越大，则总表面积越小，与溶液接触面就小，因而吸附杂质的量就少。c、 溶液的温度 吸附作用是一个放热过程，溶液温度升高，吸附杂质的量减少。（2）生成混晶 如果杂质离子半径与构晶离子半径相近，电荷又相同，它们极易生成混晶。（3）吸留 吸留是指在沉淀过程中，特别是沉淀剂加入过快时，沉淀迅速长大，使得吸附在沉淀表面的杂质离子来不及离开，而被包夹在沉淀内部的现象。2、后沉淀现象所谓后沉淀是指沉淀析出后，在沉淀与母液一起放置过程中，溶液中本来难于析出的某些杂质离子可能沉淀到原沉淀表面上的现象。这是由于沉淀表面吸附了构晶离子，它再吸附溶液中带相反电荷的杂质离子时，在表面附近形成了过饱和溶液，因而使杂质离子沉淀到原沉淀表面上。3、沉淀纯净的方法a、 选择适当的分析程序b、 改变杂质存在的形式c、 创造适当的沉淀条件d、 洗涤沉淀e、 再沉淀f、 选用有机沉淀剂八、 沉淀的条件1、形成沉淀的条件许多晶形沉淀如BaSO4，CaC2O4等，容易形成能穿过滤纸的微小结晶，因此必须创造生成较大晶形的条件。这就必须使生成结晶的速度慢，而晶体成长的速度快，为此必须创造以下条件：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，要避免溶液局部形成过饱和溶液，生成过多的结晶核。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的杂质量也较少。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。陈化作用不仅可使沉淀晶体颗粒长大，而且也使沉淀更为纯净，因为晶体颗粒长大总表面积变小，吸附杂质的量就少了。加热和搅拌可加速陈化作用，缩短陈化时间。2、形成无定形沉淀的条件首先要注意避免形成胶体溶液，其次要使沉淀形成较为紧实的形状以减少吸附，因此要求沉淀的条件为：在热溶液中进行，即可防止形成胶体沉淀，又可减少杂质的吸附量。加入电解质作凝结剂，破坏胶体溶液。在浓溶液中，迅速加入沉淀剂并不断搅拌可促使微粒凝聚。沉淀完全后用热水冲稀。在浓溶液进行沉淀时，会增加杂质吸附量，因此沉淀后立即加入热水充分搅拌，使被吸附的杂质离子离开沉淀表面转入溶液中。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。九、 沉淀的过滤和洗涤1、洗涤液的选择洗涤沉淀用的洗涤液，应符合下列条件：a易溶解杂质，但不溶解沉淀；b对沉淀无胶溶作用或水解作用；c烘干或灼烧沉淀时，易挥发除掉；d不影响滤液的测定。2、洗涤的方法、次数和效果采用少量多次原则洗涤沉淀。十、沉淀的烘干和灼烧烘干的目的是为了除去沉淀中的水分，灼烧的目的是烧去滤纸，除去沉淀沾有的洗涤剂，将沉淀烧成符合要求的称量式。十一、分析结果计算 此法是根据所得沉淀的质量，换算成被测组分的含量。一般计算公式为：十二、汽化法在PTA生产中的应