《重量分析法》课件

第16章：重量分析法,学习要求： 1、了解重量分析法的基本原理和主要步骤； 2、简要了解晶形和非晶形沉淀各自形成的过程，测定条件的选择以及沉淀玷污的一般规律。 3、掌握重量分析结果的计算方法。,第一节：重量分析法概论,1、概念： 用适当方法将被测组分经过一定步骤从试样中分离出来，然后称量其质量，进而计算出组分含量的方法叫重量分析法。 2、分类： 根据被测组分与其他组分分离方法的不同可分为三类：,（1）挥发法： 利用待测组分的挥发性质，通过加热的方法使 其从试样中挥发逸出。 例：测定湿存水或结晶水，加热烘干至恒重，试样减轻的质量或用干燥剂吸收水汽后增加的质量来确定水的质量。Na2CO310H2O,（2）电解法 使待测金属离子在电极上还原析出，然后称重，电极增加的重量即为金属质量。,（3）沉淀法： 利用沉淀反应使待测组分沉淀出来，再转化为称量形式。,上述反应说明：沉淀法中的沉淀形与称量形可以相同也可以不同。,目前以沉淀法应用较多，此处主要介绍沉淀法的应用。,优点：直接称量得到分析结果，不用基准物质比较，准确度高，适应于测定含量1%的常量组分。 缺点：操作繁琐，程序长，费时多。,2重量分析法特点,一、沉淀重量法的分析过程和对沉淀的要求,1）溶解 为了把试样制成溶液，试样不同，所用的溶剂也不同。不溶解于水的试样可用酸溶、碱溶等方法； 2）沉淀 将沉淀剂加入到含待测组分的溶液中，使生成沉淀。,1、分析过程：,3）过滤和洗涤 将沉淀和母液分离，过滤和洗涤采用倾滗法。 4）烘干和灼烧 烘干是除去沉淀中的水分和挥发性物质，灼烧又同时使沉淀组分恒定，一般都大于800。 5）称量至恒重 反复烘干(或灼烧)，冷却，直至恒重，取最后两次质量之差。,2、对沉淀的要求： 1）对沉淀形的要求： 溶解度小，沉淀完全； 纯度高，沉淀形便于过滤，洗涤； 要求尽量避免杂质污染，尽量获得粗大的 晶形沉淀。 易转化为称量形。,2）对称量形的要求：,有确定的化学组成；(否则无法计算其结果) 稳定，不受空气中 水分，CO2和O2的影响(不会影响结果的准确度) 摩尔质量大，减小称量误差。 3）对沉淀剂的要求： 沉淀剂要易挥发，烘干或灼烧时易除去； 有较好的选择性，只与待测组分发生沉淀反应，与其它组分不发生反应。,有机沉淀剂较好，其相对分子质量大，沉淀的溶解度小，沉淀的组成恒定，选择性好，烘干 后即可称量，应用较为广泛。常用的有机沉淀剂参见p142表7-1。,第二节：沉淀的完全程度与影响沉淀溶解度的因素,略,第三节：影响沉淀纯度的因素,沉淀从溶液中析出时，或多或少夹杂着溶液中的其它组分，影响重量分析的结果。杂质混入沉淀的主要原因有共沉淀和后沉淀。,一、共沉淀 本身不能单独析出沉淀的物质能随同另一种沉淀析出的现象，称为共沉淀现象。可进一步区分为吸附共沉淀、包藏共沉淀和混晶共沉淀。,1、表面吸附共沉淀,表面有剩余电荷，吸附构晶离子，形成吸附层，再吸附相反电荷离子（称抗衡离子），形成扩散层，组成了双电层。如图所示：,吸附层吸附规律：优先吸附构晶离子。 抗衡离子的吸附： A 与构晶离子形成溶解度、离解度最小的化合物。 b离子浓度越大，越易被吸附。 c离子电荷高的优先吸附。 影响因素： a颗粒小，比表面积大，吸附杂质多。 b吸附是放热过程，温度升高，吸附杂质量减少。 防止：洗涤（电解质水，易挥发的沉淀剂）,2包藏共沉淀 表面吸附的抗衡离子在沉淀生长时被覆盖包藏在里面不能洗去，陈化可减小，严重时，需重沉淀。,3、混晶 与构晶离子半径相近，形成的晶体结构相近的离子代替构晶离子形成混晶，不能洗去，应在沉淀前进行分离。如BaSO4和PbSO4，BaSO4和KMnO4。,二、后沉淀 某组分析出沉淀后，另一种难于析出沉淀的物质在沉淀表面上析出沉淀的现象。 例：MgC2O4可形成稳定的过饱和溶液而不沉淀，但用草酸盐沉淀分离Ca2与Mg2，析出CaC2O4沉淀表面有MgC2O4析出。放置时间越长，后沉淀现象越严重。金属硫化物的沉淀分离中也有类似现象。 避免或减少继沉淀的主要方法是缩短沉淀和母液共置时间。,第四节：沉淀的形成与沉淀条件,一、沉淀的类型： 按颗粒大小分： 直径 特征 示例 晶形沉淀 0.1-1m 排列规则 BaSO4 结构紧密 凝乳状沉淀 0.02-0.1m AgCl 无定形沉淀 0.02m 无规则堆积， Fe2O3nH2O 含水多，体积大,属于何种沉淀，由沉淀性质决定，但沉淀条件也起很大的作用。,二、沉淀形成的一般过程：,含待测离子的溶液中加入沉淀剂，当溶液中构晶离子的浓度的乘积超过浓度积时，就有可能生成沉淀。沉淀形成的一般过程为：,两种成核作用： 均相成核： 构晶离子在过饱和溶液中，通过离子的缔合作用，自发形成晶核。占优势时形成无定形沉淀。 异相成核： 溶液中混有的固体微粒，在沉淀过程中起着晶种的作用，诱导沉淀的形成。占优势形成晶形沉淀。,一般来说，强极性无机盐，如BaSO4，CaC2O4等，具有较大的定向速度，易形成晶形沉淀；而一些高价金属离子的氢氧话物化物和硫化物具有较小的定向速度聚集速度大，易形成无定形沉淀。,三、沉淀条件的选择,由于不同类型的沉淀的形成过程不同，因此对晶形和非晶形沉淀应采用不同的沉淀条件。 1、晶形沉淀（稀、热、慢、搅、陈） 主要考虑如何获得较大的沉淀颗粒，以便使沉淀纯净，并且易于过滤和洗涤。,a在稀溶液中沉淀，以控制较小的过饱和度。晶核生成不太多，且又有机会长大 b. 在热溶液中沉淀，此时沉淀的溶解度较大，可降低过饱和度，热溶液也可减少吸附作用； c. 慢加，快搅，以避免局部过浓而产生大量的细小晶核。 d. 陈化，可减少包藏共沉淀。,2、非晶形沉淀 （浓、热） 溶解度小，不可能减小相对过饱和度。关键是加速凝聚，防止胶溶，减少吸附。 例：Fe(OH)3沉淀,a. 在浓的热溶液中沉淀； b.在电解质存在下沉淀，中和胶粒电荷； c. 立即用热水稀释；d.趁热过滤。,3、均匀沉淀法（对无定形沉淀而言） 避免局部过饱和现象。通过缓慢的化学反应，使沉淀剂由溶液中慢慢地、均匀地产生。 例如：沉淀Fe(OH)3 CO（NH2）2H2OCO22NH3 控制温度可控制尿素水解速度，控制OH产生的速度。 优点：得到的沉淀，颗粒较大，表面吸附杂质少，易滤，易洗。 缺点：仍不能避免后沉淀和混晶共沉淀现象。,应用广泛，与无机沉淀剂比较，具有下列特点：（1）试剂品种多，性质各异，有些试剂的选择性很高，便于 选用。 （2）沉淀的溶解度一般很小，有利于被测物质沉淀完全。 （3）沉淀吸附无机杂质较小少，且沉淀易于过滤、洗涤。 （4）沉淀的摩尔质量大，被测组分在称量形式中占的百分比 小，有利提高分析的准 （5）有些沉淀组成恒定，经烘干后即可称量，简化了重量分 析操作。,四、有机沉淀剂,第五节；沉淀的过滤、洗涤、烘干、灼烧和分析结果的计算,一、沉淀的过滤、洗涤、烘干或灼烧 参见p277 二、分析结果的计算： 沉淀重量法分析结果可根据试样和称量形式的质量计算而得，计算通式为：,F-称为换算因数，其数值可用被测物含量表 示形式和沉淀称量表示形式的相互关系中得到。,例如，重量法测定铁，称量形式为Fe2O3，含量表示式可以是Fe，Fe2O3或Fe3O4等。,当分析结果用w(Fe)表示时，F=,而用w(Fe3O4)表示分析结果时，F=,例13.1. 测定1.0239g某试样中P2O5含量：用MgCl2、NH4Cl、NH3H2O使磷沉淀为MgNH4PO4，过滤、洗涤，灼烧成Mg2P2O7，称得质量为0.2836g。计算试样中P2O5的质量分数。 解,=,