重量分析法-Microsoft-Word-文档

重量分析法第一节 重量分析法的一般步骤和特点第二节 重量分析对沉淀的要求第三节 沉淀的形成第四节 影响沉淀纯度的因素第五节 沉淀的操作条件第六节 重量分析的计算和示例重量分析法(gravimetric analysis)是采用适当的方法，使被测组分与试样中的其它组分分离，转化为一定的称量形式，然后用称重的方法测定该组分的含量。 重量分析法包括化学沉淀法、汽化法、电解法、萃取法等。 通常重量分析指的是化学沉淀法，以沉淀反应为基础，根据称量反应生成物的重量来测定物质含量。 第一节 重量分析法的一般步骤和特点一、重量分析法的一般步骤重量分析法的一般步骤为：试样试液沉淀形式称量形式计算结果。 试样经适当步骤分解后，制成含被测组分的试液。加入沉淀剂后，得到含被测组分的沉淀形式。经过滤、洗涤、灼烧或干燥，得到称量形式。根据称量形式可以进行重量分析结果计算。 沉淀形式和称量形式可以相同，也可以不同。二、重量分析法的特点重量分析法直接用分析天平称量获得分析结果，不需基准物质或标准试样作为参比，分析结果的准确度较高，一般测定的相对误差不大于0.1%。 重量分析不足之处是操作繁琐，费时较多，对低含量组分的测定误差较大，所以不适于生产中的控制分析和微量组分的测定。 高含量的硅、磷、钨、稀土元素等试样的精确分析，至今仍然使用重量分析法。第二节 重量分析对沉淀的要求一、对沉淀形式的要求1、沉淀的溶解度要小，使被测组分能定量沉淀完全； 2、沉淀要纯净，尽量避免混进杂质； 3、沉淀应是粗大的晶形沉淀，易于过滤、洗涤。对于非晶形沉淀，必须选择适当的沉淀条件，使沉淀结构尽可能紧密。 4、沉淀经干燥或燃烧后，易于得到组成恒定、性质稳定的称量形式.二、对称量形式的要求1、化学组成恒定，符合一定化学式，这是对称量形式最重要的要求。 2、称量形式要稳定，不易吸收空气中的水分和二氧化碳，在干燥、灼烧时不易分解，否则不适于用作称量形式； 3、摩尔质量尽可能大，少量的待测组分可以得到较大量的称量物质，因而提高分析灵敏度，减小称量误差.三、对沉淀剂选择的要求1、具有较好的选择性，即要求沉淀只能与待测组分生成沉淀，而与试液中的其他组分不起作用。 2、易挥发或灼烧除去，便于除去沉淀中未洗净而带有的沉淀剂。 3、有机沉淀剂一般比无机沉淀剂好，原因是有机沉淀剂的选择性好，沉淀组成固定，易于分离和洗涤，分析速度快，称量形式的摩尔质量大，误差小。第三节 沉淀的形成一、沉淀的类型按照颗粒大小和外观形态，可将沉淀粗略分为三种类型是：（1）晶形沉淀：颗粒直径0.11m，排列整齐，结构紧密，吸附杂质少易于过滤、洗涤。例：BaSO4（细晶形沉淀），MgNH4PO4（粗晶形沉淀）。（2）无定形沉淀：颗粒直径0.02m，结构疏松比表面积大，吸附杂质多不易过滤、洗涤。例： Fe2O32H2O。（3）凝乳状沉淀：颗粒直径和性质界于两种沉淀之间。例：AgCl。二、沉淀的形成1 晶核的形。当溶液达到过饱和状态时，组成深沉的构晶离子由于静电的作用相互缔合为离子对，并进一步形成由更多一些构晶离子构成的离子聚合集体。当缔合到一定程度时就成为晶核。 一般认为晶核由48个构晶离子（或24个离子对）组成。例如BaSO4的晶核形成过程：均相成核（自发成核）：过饱和溶液中，构晶离子通过相互静电作用自发缔合而成晶核，称为均相成核。 在进行常常时的介质和容器中，不可避免地存在大量肉眼看不见的固体微粒，这些外来的杂质也能诱导晶核的形成，起着晶种的作用。 异相成核：非过饱和溶液中，构晶离子借助溶液中固体微粒形成晶核，称为异相成核。2 晶核的成长溶液中有晶核后，过饱和的构晶离子继续向晶核表面扩散，并沉积在晶核上，使晶核逐渐成长为沉淀微粒，沉淀颗粒的类型是由聚集速度和定向速度的相对大小决定的。 聚集速度：构晶离子聚集成晶核后进一步堆积使晶核形成沉淀微粒的速率。 定向速度：构晶离子在一定晶格中定向排列速率。 聚集速度定向速度晶形沉淀 聚集速度定向速度无定形沉淀聚集速率主要由沉淀时的条件决定，其中最重要的是溶液中生成沉淀物质的过饱和度。式中:v为沉淀生成的速率；Q为加入沉淀剂瞬间沉淀物质的浓度，s为开始沉淀时沉淀物质的溶解溶解度，(Q-s)/s为相对过饱和度, K是与沉淀的性质、介质、温度有关的比例常数。 相对过饱和度愈大，聚集速率越大。若要聚集速率小，获得颗粒较大的沉淀，应没法降低(Q-s)/s为相对过饱和度：减少Q和增大s.定向速率决定于沉淀物质的本性。 一般极性强的盐类，如BaSO4等，具有较大的定向速率，易形成晶形沉淀。 氢氧化物如Fe(OH)3等或硫化物只有较小的定向速率，其沉淀一般为无定形。 沉淀的类型，不仅决定于沉淀的本质，也决定于沉淀时的条件，若适当改变沉淀条件，也可能改变沉淀类型。第四节 影响沉淀纯度的因素当沉淀从溶液中析出时，不可避免地从溶液中夹带或多或少的其他组分（杂质和母液）。为了获得尽可能纯净的沉淀，首先要了解在沉淀形成过程中杂质混入的原因，从而根据具体情况制订出减少杂质混入的措施。 引起沉淀沾污的原因一般有共沉淀和后沉淀两种。一、共沉淀共沉淀表面吸附包藏或吸留混晶或固溶体共沉淀：当一种难溶液物从溶液中沉淀析出时，溶液中的某些可溶性杂质会表面吸附表面吸附：沉淀表面构晶离子电荷不平衡，导致沉淀表面吸附相反电荷的杂质的现象。 沉淀表面形成双电层：吸附层吸附剩余构晶离子Ba2+ 扩散层吸附阴离子或抗衡离子Cl-吸附规律（1）凡是与构晶离子生成微溶或解离度很小的化合物的离子，优先被吸附；如用Ba2+沉淀SO42-，BaSO4吸附Ba2+荷正电，阴离子按以下顺序吸附，NO3-ClO3-Cl-I-；（2）杂质离子的价数愈高，浓度愈大，则愈易被吸附；（3）沉淀的表面积越大，吸附杂质越多；（4）与溶液的温度有关；吸附作用是一个放热过程，温度升高，吸附杂质的量减小。包藏或吸留包藏或吸留：指杂质包裹在沉淀内部的共沉淀现象。 原因：沉淀速度过快，表面吸附的杂质来不及离开沉淀表面就被随后沉积下来的沉淀所覆盖，包埋在沉淀内部，这种因吸附而留在沉淀内部的共沉淀现象称包藏或吸留。 减少或消除方法 改变沉淀条件，重结晶或陈化混晶或固溶体混晶或固溶体：存在与构晶离子晶体构型相同、离子半径相近、电子层结构相同的杂质离子，沉淀时进入晶格中形成混晶共沉淀。 例：BaSO4与PbSO4 ，AgCl与AgBr 同型混晶 BaSO4中混入KMnO4（粉红色） 异型混晶 减小或消除方法 将杂质事先分离除去； 加入络合剂或改变沉淀剂，以消除干扰离子二、后沉淀后沉淀：沉淀和母液一起放置一段时间（几小时）以后，溶液中某些本来难以沉淀的组分沉淀到原沉淀表面上的现象。如，用草酸盐沉淀钙并与镁分离时，草酸钙上很少有镁共沉淀，若陈化几小时，就会有多量的草酸镁沉积在草酸钙上。又如，用S2-沉淀Hg2+或Cu2+，共存Zn2+不共沉淀，陈化则ZnS随后沉淀，20mim后，后沉淀可达90%以上。 原因：沉淀表面吸附共存离子达过饱和。 消除：陈化时间不能过久。第五节 沉淀的操作条件一、晶形沉淀的沉淀的条件a热而稀：热溶液增大溶解度，减少杂质吸附；稀溶液降低过饱和度，减少均相成核 。 b快搅慢滴：充分搅拌下慢慢滴加沉淀剂，防止局部过饱和 c陈化生成大颗粒纯净晶体 d、洗涤：减少表面吸附。但会增加溶解损失，可用含同离子的电解质稀溶液作洗涤剂。 陈化：沉淀完成后，将沉淀与母液放置一段时间，这一过程称为称为陈化（加热和搅拌可以缩短陈化时间）。 陈化作用：因小晶体比大晶体的溶解度大，防置后使小晶体转变为大晶体及使亚稳态转变为稳定态陈化时间：沉淀早期再结晶快，不必太长。影响陈化速度因素:溶质和温度。二、无定形沉淀的沉淀条件 a热而浓：浓溶液降低水化程度，使沉淀颗粒结构紧密；热溶液促进沉淀微粒凝聚，减小杂质吸附b快搅快滴：搅拌下较快加入沉淀剂加快沉淀聚集速度 c电解电解质促凝：适当加入电解质防止胶溶d不陈化趁热过滤、洗涤，防止杂质包裹e、洗涤:不能直接用水洗, 宜用稀的、易挥发的电解质热溶液作洗涤液。三、均匀沉淀法（1）方法：利用溶液中发生的化学反应，逐步地、均匀地在溶液内部产生沉淀剂，使沉淀在整个溶液中缓慢地、均匀地析出，避免局部过浓，以获得颗粒较粗、结构紧密，纯净而又易过滤的沉淀。（2）示例：沉淀Ca2+，在酸性溶液中，加入(NH4)2C2O4，由于酸效应的影响，此时不能析出沉淀。向溶液中加入尿素，加热至90左右时，尿素发生水解： CO(NH2)2 + H2O = CO2 + 2NH3 生成的NH3中和溶液中H+，使C2O42-增加，最后pH达4.04.5，CaC2O4可沉淀完全。第六节 重量分析的计算和示例一、重量分析法结果的计算1. 称量形式与被测组分形式一样2. 称量形式与被测组分形式不一样几种重量分析法的沉淀形式、称量形式和换算因数被测组分沉淀形式称量形式换算因数FBaBaSO4BaSO4M(Ba)/M(BaSO4)MgOMgNH4PO4Mg2P2O72M(MgO)/M(Mg2P2O7)Fe3O4Fe2O3.xH2OFe2O32M(Fe3O4)/3M(Fe2O3)NH3(NH4)2PtCl4Pt2M(NH3)/M(Pt)二、计算示例例：分析某矿石