重量分析法第十章.ppt
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1、 第十章第十章 沉淀重量分析法沉淀重量分析法 Gravimetry(Gravimetric Analysis)10-1重量分析法概述10-2沉淀的溶解度及其影响因素10-3沉淀的类型与沉淀的形成机理10-4影响沉淀纯度的因素10-5沉淀条件的选择10-6沉淀重量分析法的应用 化学与制药工程学院 分析化学分析化学 Analytical ChemistryAnalytical Chemistry 10-1重量重量分析法概述分析法概述分类分类以测量沉积于电极表面的沉积物的重量为以测量沉积于电极表面的沉积物的重量为基础的定量分析方法基础的定量分析方法(仪器分析(仪器分析-电分析)电分析)待测物质,待测
2、物质,X沉淀剂,沉淀剂,R沉淀型,沉淀型,P1称量型,称量型,P2P1=P2P2沉淀法沉淀法热重量法热重量法在程序控制温度下,测量物质质量与温在程序控制温度下,测量物质质量与温度的关系的一种定量分析技术。度的关系的一种定量分析技术。(仪器分析(仪器分析-热分析)热分析)电重量法电重量法在标准化过程中仍广泛应用无需标准,准确度高在标准化过程中仍广泛应用无需标准,准确度高在标准化过程中仍广泛应用无需标准,准确度高在标准化过程中仍广泛应用无需标准,准确度高提取提取法法采用提取剂将被测组分提取后分离称重计采用提取剂将被测组分提取后分离称重计算被测组分的含量。算被测组分的含量。沉淀重量法的分析过程沉淀重
3、量法的分析过程试样试样沉淀剂沉淀剂沉淀型沉淀型沉淀沉淀过滤过滤洗涤洗涤灼烧灼烧灼烧灼烧或或烘干烘干称量型称量型称重称重称重称重计算计算计算计算溶样溶样溶样溶样HClHCl稀稀稀稀HH2 2SOSO4 4BaSOBaSO4 4 过滤过滤过滤过滤洗涤洗涤洗涤洗涤灼烧灼烧灼烧灼烧称重称重称重称重计算计算计算计算BaBa%称样称样称样称样mmS Smmp p可溶性钡盐中钡含量的测定可溶性钡盐中钡含量的测定可溶性钡盐中钡含量的测定可溶性钡盐中钡含量的测定(重量法)重量法)重量法)重量法)沉淀重量法测量误差的主要来源沉淀重量法测量误差的主要来源1、沉淀的完全程度2、沉淀的玷污程度3、沉淀的分离过程4、称量
4、过程对沉淀形式沉淀形式的要求(Precipitation formPrecipitation form)溶解度小溶解度小晶晶形好形好纯度高纯度高易于转化易于转化对对称量形式称量形式称量形式称量形式的要求的要求Weighing formWeighing form有有确定的化学组成确定的化学组成稳定,不易与稳定,不易与O2,H2O,CO2 反应反应摩尔质量足够大摩尔质量足够大例:测例:测AlAlNH3Al(OH)30.1000g0.1000g0.1888g0.1888g灼烧灼烧Al2O3Al8-羟基喹啉羟基喹啉Al(C9H6NO)3烘干烘干Al(C9H6NO)30.1000g0.1000g1.70
5、4g1.704g称量误差称量误差称量误差称量误差溶解度溶解度 solubility (s)在一定的温度和压力下,物质在一定量的溶剂中,当沉淀与溶解达到平衡时所溶解的最大量。注意:注意:分析浓度分析浓度、溶解度溶解度(s)及及平衡浓度平衡浓度 的区别。的区别。例例CaF2 Ca2+2F-H+HF10-210-2沉淀的溶解度及其影响因素沉淀的溶解度及其影响因素沉淀的溶解度及其影响因素沉淀的溶解度及其影响因素一、一、一、一、沉淀的溶解度沉淀的溶解度沉淀的溶解度沉淀的溶解度MMmmA An n型微溶化合物的溶解度型微溶化合物的溶解度Smol/L为为分子形态的溶解度,固有溶解度分子形态的溶解度,固有溶解
6、度S SIntrinsicIntrinsic solubility solubilitySmol/L为为离子形态的溶解度离子形态的溶解度通常情况下,通常情况下,通常情况下,通常情况下,S S 很小,很小,很小,很小,S SS SMmAn(s)MmAn(l)mM n+nA m-SmSnS微溶化合物的溶解度微溶化合物的溶解度 S=S+S离子型微溶化合物在水溶液中达到平衡后,以液态分子的形态(或离子对形态)与离子形态共存。平衡时的浓度平衡时的浓度平衡时的浓度平衡时的浓度活度积与溶度积活度积与溶度积 solubilityproductsolubilityproductMA(l)M n+A m-活度积常
7、数活度积常数溶度积常数溶度积常数溶度积与溶解度溶度积与溶解度溶度积与溶解度溶度积与溶解度MmAn(s)mM n+nA m-mSnS平衡时浓度平衡时浓度 溶解度的计算溶解度的计算:1:1型的沉淀MAMmAn型的沉淀例例1:已知:已知AgCl的的KSP=1.810-10,S0=6.210-7mol/L,则,则S=?例例2:求:求Ca3(PO4)2的溶解度的溶解度 在沉淀平衡中,除了被测离子与沉淀剂形成沉淀的主反应之外,往往还存在多种副反应,此时构晶离子在溶液中以多种型体存在,其各型体的总浓度分别为M和A。条件溶度积条件溶度积条件溶度积条件溶度积 conditional solubility pro
8、ductconditional solubility productKSP称为条件溶度积称为条件溶度积OH-LH+由于副反应的影响,溶解度增大由于副反应的影响,溶解度增大MmAn(s)mM n+nA m-例:计算例:计算CaF2 在在pH=3 溶液中的溶解度。溶液中的溶解度。同离子效应同离子效应同离子效应同离子效应盐效应盐效应盐效应盐效应酸效应酸效应酸效应酸效应络合效应络合效应络合效应络合效应溶剂性质的影响溶剂性质的影响溶剂性质的影响溶剂性质的影响沉淀粒度的影响沉淀粒度的影响沉淀粒度的影响沉淀粒度的影响温度的影响温度的影响温度的影响温度的影响其他影响因素其他影响因素其他影响因素其他影响因素二、
9、影响沉淀溶解度的因素二、影响沉淀溶解度的因素二、影响沉淀溶解度的因素二、影响沉淀溶解度的因素沉淀结构的影响沉淀结构的影响沉淀结构的影响沉淀结构的影响MA(s)M n+A n-SS+CMMA(s)MA(s)型沉淀分析型沉淀分析型沉淀分析型沉淀分析同离子效应同离子效应同离子效应同离子效应 沉淀反应平衡后,如果向溶液中加入某种构晶离子,沉淀的溶解度减小。减小。减小。减小。MmAn(s)mM n+nA m-mSnS+C CMM平衡时浓度平衡时浓度平衡时浓度平衡时浓度MmAn(s)型沉淀分析型沉淀分析例例、用BaSO4重量法测定Ba2+,加入等物质的量的SO42-,溶液的总体积约为200ml,问BaSO
10、4的溶解损失为多少?如果加入过量的H2SO4并使溶液中SO42-总浓度为0.01mol/L,问BaSO4的溶解损失为多少?盐效应盐效应盐效应盐效应在大量强电解质存在下,微溶化合物的溶解度 增大增大。I iSMA(s)M n+A n-SS平衡时浓度AgCl和BaSO4在KNO3溶液中的溶解度(25)(s0为在纯水中的溶解度,s为在KNO3溶液中的溶解度)KNO3的浓度cmolL-1AgCl溶解度s10-5molL-1ss0KNO3的浓度cmolL-1BaSO4溶解度s10-5molL-1ss00.0001.278(s0)1.000.0000.961.000.001001.3251.040.001
11、001.161.210.005001.3851.080.005001.421.480.01001.4271.120.01001.631.700.03602.352.45 溶液的酸度对于沉淀溶解度的影响,使沉淀的溶解度增大增大。(1)对 弱 酸 盐 沉 淀,如 CaC2O4、CaCO3、CdS、MgNH4PO4等,应在较低的酸度下进行沉淀。(2)若沉淀本身是弱酸,如硅酸(SiO2、nH2O)、钨酸(WO3、nH2O)等,易溶于碱,则应在强酸性介质中进行沉淀。(3)若沉淀是强酸盐,如AgCl等,在酸性溶液中进行沉淀时,酸度对沉淀的溶解度影响不大。(4)对于硫酸盐沉淀,由于H2SO4的ka2不大,所
12、以溶液的酸度太高时,沉淀的溶解度也随之增大。酸效应酸效应酸效应酸效应PbSO4在不同浓度的H2SO4溶液中的溶解度 H2SO4的浓度cmolL-10110-32.510-20.5514.5718PbSO4溶解度mgL-138.28.02.51.61.211.540 当溶液中H2SO4的浓度大于4.5molL-1时,PbSO4的溶解度迅速增大。这主要是酸效应的影响。例:计算例:计算pH=3.00,CaC2O4 的溶解度的溶解度pH=3.00,CaC2O4 =Ca 2+C2O42-H+P310例例10-2;10-3L是是OH-L是是外加的络合剂外加的络合剂L是构晶离子本身是构晶离子本身金属离子易水
13、解生成羟基络合物金属离子易水解生成羟基络合物根据根据 pH 求求据络合剂浓度求据络合剂浓度求当当 CL 较大,且微溶化合物的较大,且微溶化合物的 S0 很小,很小,L CL 当当 CL 较小较小,且微溶化合物的且微溶化合物的 S0 较大,较大,L CL 例如例如,AgBr 在在0.1 mol/L NH3 溶液中的溶解度。溶液中的溶解度。例如例如,pH=10时时BaSO4 在在0.01 mol/L EDTA溶液中的溶解度。溶液中的溶解度。络合效应与同离子效应并存络合效应与同离子效应并存络合效应络合效应例例1 AgBr 在在0.10 mol/L NH3 溶液中的溶解度溶液中的溶解度 Ksp(AgB
14、r)=5.010 13AgBr =Ag+Br-NH3C(NH3)较大,且较大,且 AgBr 的的 S0 很小,很小,NH3=C(NH3)例例2 pH=10.0,溶液中未与溶液中未与Ba2+络合的络合的EDTA的总浓度为的总浓度为0.02 mol/L 时时BaSO4的溶解度的溶解度BaSO4 =Ba 2+SO4 2-YH+BaYMA =M +AAMAMA2CA例如例如例:例:已知沉淀与溶解达到平衡后已知沉淀与溶解达到平衡后pH=4.0,溶液中总的草溶液中总的草酸为酸为0.1 mol/L,未与未与Pb2+络合的络合的EDTA的浓度为的浓度为0.01 mol/L,计算计算PbC2O4的溶解度。的溶解
15、度。PbC2O4 =Pb2+C2O42-YH+H+HC2O4-H2C2O4PbY构晶离子的络合效应构晶离子的络合效应构晶离子的络合效应构晶离子的络合效应构晶离子的酸效应构晶离子的酸效应构晶离子的酸效应构晶离子的酸效应构晶离子的同离子效应构晶离子的同离子效应构晶离子的同离子效应构晶离子的同离子效应C(C2O42-)=0.1 mol/LS=Pb (C2O42-)S=0.1mol/L其它影响因素其它影响因素其它影响因素其它影响因素其它影响因素其它影响因素温度温度溶剂溶剂颗粒大小颗粒大小一般无机盐沉淀的溶解度,随温度的一般无机盐沉淀的溶解度,随温度的升高而增大。升高而增大。相似相溶的原则相似相溶的原则
16、对同种对同种沉淀而言,颗粒越小溶解度越大。沉淀而言,颗粒越小溶解度越大。沉淀结构沉淀结构10-3 沉淀的类型与沉淀的形成机理沉淀的类型与沉淀的形成机理沉淀的分类沉淀的分类沉淀的分类沉淀的分类晶形沉淀晶形沉淀凝乳状沉淀凝乳状沉淀无定形无定形沉淀沉淀BaSOBaSO4 4MgNHMgNH4 4POPO4 4实例实例 颗粒半径颗粒半径AgClAgClFeFe2 2OO3 3.n nHH2 2OOAlAl2 2OO3 3.n nHH2 2OO大大小小0.1 1 m0.02 m沉淀外观沉淀外观大大小小主要成因主要成因沉淀时的条件沉淀自身性质沉淀的形成过程沉淀的形成过程沉淀的形成过程沉淀的形成过程无定形无
17、定形构晶构晶离子离子成核作用成核作用晶核晶核长大长大沉淀沉淀微粒微粒长大长大聚集聚集定向排列定向排列定向排列定向排列晶形晶形无定形沉淀过程示意无定形沉淀过程示意无定形沉淀过程示意无定形沉淀过程示意晶形沉淀过程示意晶形沉淀过程示意晶形沉淀过程示意晶形沉淀过程示意沉淀的形成是一个复杂的过程,由于纳米材料科学技术的发展,这一领域的研究很活跃。无无无无定形沉淀形成示意定形沉淀形成示意定形沉淀形成示意定形沉淀形成示意晶形沉淀过程晶形沉淀过程晶形沉淀过程晶形沉淀过程SO42-SO42-SO42-SO42-SO42-SO42-SO42-SO42-Ba2+Ba2+Ba2+Ba2+Ba2+Ba2+Ba2+SO4
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- 重量 分析 第十
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