第6章-重量分析法-1.ppt
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1、下一页下一页返回返回退出退出分析化学6 重量分析法Gravimetry返回返回上一页上一页下一页下一页返回返回退出退出基本内容和重点要求F了解重量分析法的特点、分类;F掌握重量分析中对沉淀的要求及沉淀条件的选择;F了解重量分析中的过滤、洗涤、干燥和灼烧等基础知识;F掌握重量分析实际应用及相关计算。返回返回上一页上一页下一页下一页返回返回退出退出6-1 概述一、方法介绍二、分类三、方法特点返回返回上一页上一页下一页下一页返回返回退出退出一、方法介绍 用适当的方法先将被测组分与试样中其用适当的方法先将被测组分与试样中其他组分他组分分离分离,转化为一种纯粹的、化学组,转化为一种纯粹的、化学组成固定的
2、成固定的化合物化合物,然后,然后称量称量,据化学因数,据化学因数计算计算该组分的含量。该组分的含量。返回返回上一页上一页下一页下一页返回返回退出退出二、分类F根据分离方法划分根据分离方法划分1.沉淀法沉淀法2.挥发法(气化法)挥发法(气化法)3.电解法电解法返回返回上一页上一页下一页下一页返回返回退出退出以沉淀反应为基础,加入沉淀剂,使待测以沉淀反应为基础,加入沉淀剂,使待测组分生成难溶化合物沉淀下来,经过滤、组分生成难溶化合物沉淀下来,经过滤、洗涤、干燥、灼烧、称重、计算待测组分洗涤、干燥、灼烧、称重、计算待测组分的含量,如的含量,如 Ba2+SO42-=BaSO4 1.沉淀法返回返回上一页
3、上一页下一页下一页返回返回退出退出2.挥发法(气化法)用加热等方法使待测组分转变为气体逸出,据试用加热等方法使待测组分转变为气体逸出,据试样减少质量计算;或将逸出气体用适当吸收剂吸样减少质量计算;或将逸出气体用适当吸收剂吸收,据吸收剂增重质量计算。收,据吸收剂增重质量计算。如如“烧失量烧失量”测定,测定,CaCO3=CaO+CO2 再如石英岩中二氧化硅的测定,用氢氟酸挥再如石英岩中二氧化硅的测定,用氢氟酸挥发法,发法,SiO2+4HF=SiF4+2H2O返回返回上一页上一页下一页下一页返回返回退出退出3.电解法电子作沉淀剂使金属在电极上析出,据电电子作沉淀剂使金属在电极上析出,据电极增重质量计
4、算。极增重质量计算。返回返回上一页上一页下一页下一页返回返回退出退出三、特点三、特点F最基本、最古老的分析方法最基本、最古老的分析方法不需要标准溶液或基准物质,准确度高;不需要标准溶液或基准物质,准确度高;操作繁琐、周期长;操作繁琐、周期长;不适用于微量和痕量组分的测定;不适用于微量和痕量组分的测定;目前重量分析法主要用于常量的硅、硫、目前重量分析法主要用于常量的硅、硫、镍、磷、钨等元素的精确分析。镍、磷、钨等元素的精确分析。返回返回上一页上一页下一页下一页返回返回退出退出6-2 重量分析对沉淀的要求重量分析对沉淀的要求一、沉淀形式与称量形式沉淀形式与称量形式二、对沉淀形式的要求二、对沉淀形式
5、的要求三、对称量形式的要求三、对称量形式的要求四、沉淀剂的选择四、沉淀剂的选择返回返回上一页上一页下一页下一页返回返回退出退出一、沉淀形式与称量形式沉淀形式与称量形式试液试液 沉淀剂沉淀剂 沉淀形式沉淀形式 称量形式称量形式过滤过滤 洗涤洗涤800 灼烧灼烧BaSO4SO42-+Ba2+BaSO4过滤过滤 洗涤洗涤1100 灼烧灼烧Mg2P2O7Mg2+(NH4)2HPO4MgNH4PO46H2O可可见见,沉沉淀淀形形式式与与称称量量形形式可能相同,也可能不同式可能相同,也可能不同返回返回上一页上一页下一页下一页返回返回退出退出二、对沉淀形式的要求F沉淀形式(沉淀形式(Precipitatio
6、n Form)要求:要求:沉淀的沉淀的溶解度要小溶解度要小,定量完全沉淀,定量完全沉淀(如测钙时,(如测钙时,不用硫酸而用草酸胺为沉淀剂)不用硫酸而用草酸胺为沉淀剂);沉淀沉淀易于过滤、洗涤易于过滤、洗涤,粗大的晶型沉淀或紧密,粗大的晶型沉淀或紧密的非晶型沉淀;的非晶型沉淀;沉淀沉淀纯净纯净,避免沾污;,避免沾污;沉淀易于转化为称量形式。沉淀易于转化为称量形式。返回返回上一页上一页下一页下一页返回返回退出退出三、对称量形式的要求三、对称量形式的要求F称量形式称量形式(Weighing Form)要求:要求:有有确定的化学组成确定的化学组成,组成与化学式完全相符;,组成与化学式完全相符;十分稳定
7、十分稳定,不易吸收空气中,不易吸收空气中H2O、CO2,不易,不易被氧化;被氧化;称量形式摩尔质量要大称量形式摩尔质量要大,待测组分在称量形式,待测组分在称量形式中含量要小,减小称量误差,提高分析灵敏度中含量要小,减小称量误差,提高分析灵敏度。返回返回上一页上一页下一页下一页返回返回退出退出四、沉淀剂的选择四、沉淀剂的选择 根据对沉淀的要求选择沉淀剂;根据对沉淀的要求选择沉淀剂;沉淀剂应具有较好的选择性;沉淀剂应具有较好的选择性;尽可能选用易挥发或易灼烧除去沉淀剂;尽可能选用易挥发或易灼烧除去沉淀剂;有机沉淀剂的选择性较好,组成固定,易有机沉淀剂的选择性较好,组成固定,易于分离和洗涤,简化了操
8、作,加快了速度,于分离和洗涤,简化了操作,加快了速度,称量形式的摩尔质量也较大,应用日益广称量形式的摩尔质量也较大,应用日益广泛。泛。返回返回上一页上一页下一页下一页返回返回退出退出一、沉淀的类型一、沉淀的类型二、沉淀的形成二、沉淀的形成三、沉淀条件的选择三、沉淀条件的选择6-3 沉淀的形成与沉淀的条件沉淀的形成与沉淀的条件返回返回上一页上一页下一页下一页返回返回退出退出一、沉淀的类型一、沉淀的类型晶型沉淀(晶型沉淀(Crystalline Precipitate):):由较大沉淀颗粒组成由较大沉淀颗粒组成、内部排列规则内部排列规则、结构紧密结构紧密、极易沉降于容器底部。有粗、细之分,如极易沉
9、降于容器底部。有粗、细之分,如MgNH4PO4粗晶型沉淀,粗晶型沉淀,BaSO4细晶型沉淀。细晶型沉淀。非晶型沉淀(非晶型沉淀(Amorphous Precipitate):由许多由许多疏松聚集在一起的微小沉淀颗粒组成疏松聚集在一起的微小沉淀颗粒组成、沉沉淀颗粒的排列杂乱无章淀颗粒的排列杂乱无章、其中包含大量数目不定、其中包含大量数目不定的水分子、的水分子、体积庞大的絮状沉淀体积庞大的絮状沉淀、不易沉降于容、不易沉降于容器底部。如器底部。如Fe2O3nH2O、SiO2nH2O。返回返回上一页上一页下一页下一页返回返回退出退出二、沉淀的形成沉淀的形成F形成过程:形成过程:(1)晶核形成晶核形成:
10、(2)晶核长大晶核长大:形成沉淀颗粒的大小和类型取决于两个过形成沉淀颗粒的大小和类型取决于两个过程的相对速度程的相对速度返回返回上一页上一页下一页下一页返回返回退出退出聚集速度与定向速度聚集速度与定向速度聚集速度聚集速度离子形成晶核,聚集为沉淀颗粒的速度。离子形成晶核,聚集为沉淀颗粒的速度。与溶液的与溶液的相对过饱和度相对过饱和度有关,相对过饱和度越有关,相对过饱和度越大,聚集速度越大。大,聚集速度越大。定向速度定向速度构晶离子按一定的晶格排列形成大晶粒的速构晶离子按一定的晶格排列形成大晶粒的速度,与物质的性质有关,度,与物质的性质有关,极性极性较强的盐类,较强的盐类,具有较大的定向速度。具有
11、较大的定向速度。返回返回上一页上一页下一页下一页返回返回退出退出构晶离子构晶离子成核作用成核作用晶核晶核成长成长沉淀微粒沉淀微粒定向速度大于聚集速度定向速度大于聚集速度聚集速度大于定向速度聚集速度大于定向速度晶型沉淀晶型沉淀非晶型沉淀非晶型沉淀上一页上一页下一页下一页返回返回退出退出非晶型沉淀形成示意图上一页上一页下一页下一页返回返回退出退出上一页上一页下一页下一页返回返回退出退出影响沉淀溶解度的因素影响沉淀溶解度的因素F共同离子效应共同离子效应:沉淀分析中要求沉淀损失量沉淀分析中要求沉淀损失量0.2mg,但一般沉淀,但一般沉淀难以达到此要求以达到此要求(如如BaSO4沉淀溶解损失约沉淀溶解损
12、失约0.4mg),因此,因此常加入常加入过量沉淀量沉淀剂,利用共同离子效,利用共同离子效应降低沉淀的溶解降低沉淀的溶解度使沉淀完全。度使沉淀完全。F 盐效应:盐效应:难溶电介质的饱和溶液中,加入强电介质使难溶电介质的饱和溶液中,加入强电介质使 其比在水中溶解度增大的现象。如在其比在水中溶解度增大的现象。如在KNO3存在下,存在下,BaSO4的溶解度比在纯水中大。的溶解度比在纯水中大。注意:利用共同离子效应降低沉淀溶解度时,由于盐效注意:利用共同离子效应降低沉淀溶解度时,由于盐效 应的影响,沉淀剂不能过量太多应的影响,沉淀剂不能过量太多 上一页上一页下一页下一页返回返回退出退出F酸效应酸效应:溶
13、液的酸度对沉淀溶解度的影响。如溶液的酸度对沉淀溶解度的影响。如:弱酸难溶弱酸难溶盐受酸度的影响大,而强酸盐影响不大。盐受酸度的影响大,而强酸盐影响不大。F配位效应配位效应:由于配位剂的存在,与生成沉淀的离子形成配由于配位剂的存在,与生成沉淀的离子形成配合物,沉淀的溶解度增大,甚至不产生沉淀的现象。合物,沉淀的溶解度增大,甚至不产生沉淀的现象。如如 其它:如其它:如 温度、溶剂、沉淀颗粒大小及结构等因素温度、溶剂、沉淀颗粒大小及结构等因素的影响的影响上一页上一页下一页下一页返回返回退出退出1.1.共沉淀共沉淀2.2.后沉淀后沉淀3.3.共沉淀或后沉淀对分析结果的影响共沉淀或后沉淀对分析结果的影响
14、4.4.获得纯净沉淀的措施获得纯净沉淀的措施64 影响沉淀纯度的因素(沉淀的沾污)影响沉淀纯度的因素(沉淀的沾污)返回返回上一页上一页下一页下一页返回返回退出退出1.共沉淀(共沉淀(coprecipitation)沉淀从溶液析出时,溶液中本来不生成沉淀的沉淀从溶液析出时,溶液中本来不生成沉淀的某些其他组分,被沉淀带下而一起沉淀下来的某些其他组分,被沉淀带下而一起沉淀下来的现象现象(如(如 BaSO4沉淀中含有沉淀中含有Fe2(SO4)3)。其产生原因:其产生原因:(1)表面吸附(表面吸附(adsorption)(2)混晶(混晶(mixed crystal)(3)吸留或包藏吸留或包藏(occlu
15、sion or inclusion)返回返回上一页上一页下一页下一页返回返回退出退出(1)表面吸附BaSOBaSO4 4晶体表面吸附示意图晶体表面吸附示意图Cl-表表面面第第一一吸吸附附层层第第二二吸吸附附层层Cl-Ba2+SO42-Ba2+SO42-SO42-Ba2+SO42-Ba2+Ba2+SO42-Ba2+SO42-SO42-Ba2+SO42-Ba2+Ba2+Ba2+双电层双电层返回返回上一页上一页下一页下一页返回返回退出退出沉淀表面吸附遵循吸附规律沉淀表面吸附遵循吸附规律凡与构晶离子生成难溶或离解度很小的化合物的凡与构晶离子生成难溶或离解度很小的化合物的离子优先被吸附离子优先被吸附离子
16、的价态愈高,浓度愈大,愈易被吸附;易极离子的价态愈高,浓度愈大,愈易被吸附;易极化的离子易被吸附化的离子易被吸附(可采用洗涤的方法除去)可采用洗涤的方法除去)沉淀吸附杂质的量与比表面及温度等有关。颗粒沉淀吸附杂质的量与比表面及温度等有关。颗粒愈细,比表面愈大,吸附愈多;吸附过程放热,愈细,比表面愈大,吸附愈多;吸附过程放热,温度愈高,吸附愈少。温度愈高,吸附愈少。(洗涤减少吸附量)洗涤减少吸附量)BaSO4Ba2+NO3-Cl-NO3-易被吸附易被吸附BaSO4SO42-Fe3+Fe2+Fe3+易被吸附易被吸附返回返回上一页上一页下一页下一页返回返回退出退出(2)混混 晶晶溶液中的杂质离子的半
17、径与沉淀构晶离子的溶液中的杂质离子的半径与沉淀构晶离子的半径相近半径相近、晶格相同晶格相同、电荷相同电荷相同时,在沉淀时,在沉淀形成过程中形成过程中 可能占有构晶离子在晶体中的固可能占有构晶离子在晶体中的固定位置,形成混晶或固溶体。定位置,形成混晶或固溶体。如:如:BaSO4PbSO4AgClAgBrMgNH4PO4 6H2OMgNH4AsO4 6H2OBaCrO4RaCrO4K2NaCo(NO2)6Rb2NaCo(NO2)6 Cs2NaCo(NO2)6返回返回上一页上一页下一页下一页返回返回退出退出一旦形成混晶,杂质就一定会在沉淀过程中一旦形成混晶,杂质就一定会在沉淀过程中取代某一构晶离子而
18、进入沉淀,取代某一构晶离子而进入沉淀,洗涤或陈洗涤或陈化去除杂质效果都不显著,化去除杂质效果都不显著,所以避免混晶生所以避免混晶生成,最好成,最好事先将杂质离子分离除去事先将杂质离子分离除去。返回返回上一页上一页下一页下一页返回返回退出退出(3)吸留或包藏在沉淀过程中,如果沉淀剂浓度较大,加入又较在沉淀过程中,如果沉淀剂浓度较大,加入又较快,沉淀生成太快,则快,沉淀生成太快,则表面吸附的杂质表面吸附的杂质来不及离来不及离开沉淀表面就被沉积上来的离子所覆盖,使杂质开沉淀表面就被沉积上来的离子所覆盖,使杂质被包藏在沉淀内部,引起共沉淀,称为吸留现象。被包藏在沉淀内部,引起共沉淀,称为吸留现象。吸留
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