重量分析法课件

5.5.重量分析重量分析法法5.重量分析法15.1 概述概述 重量分析法是经典的分析方法。重量分析法是经典的分析方法。5.1.1 分类及特点分类及特点n 分类分类（1）沉淀法）沉淀法 将被测物沉淀后以称重的方式求出含将被测物沉淀后以称重的方式求出含量，此法。量，此法。（2）电解法）电解法 将待测金属离子在电极上还原析出后，将待测金属离子在电极上还原析出后，通过称量电极增加的重量计算出被测物的通过称量电极增加的重量计算出被测物的含量。含量。5.1 概述2n分类分类（3）汽化法）汽化法 利用物质的挥发性，通过加热或其他利用物质的挥发性，通过加热或其他方法把被测组分从试样中挥发，根据试样方法把被测组分从试样中挥发，根据试样重量的差值计算试样中被测组分的含量。重量的差值计算试样中被测组分的含量。n特点特点 准确度高，操作繁琐。准确度高，操作繁琐。分类35.1.2 重量分析对沉淀形式和称量形式的重量分析对沉淀形式和称量形式的要求要求n沉淀形式沉淀形式（1）沉淀溶解度必须要小。）沉淀溶解度必须要小。（2）沉淀要纯净。沉淀要纯净。（3）沉淀易于洗涤和过滤。）沉淀易于洗涤和过滤。（4）沉淀易转化成称量形式。）沉淀易转化成称量形式。5.1.2 重量分析对沉淀形式和称量形式的要求4n称量形式称量形式（1）称量形式其化学组成恒定。）称量形式其化学组成恒定。（2）称量形式必须稳定。）称量形式必须稳定。（3）称量形式的分子量要大。）称量形式的分子量要大。5.1.3 重量分析结果的计算重量分析结果的计算 换算因子换算因子(f)称量形式55.2沉淀的形成沉淀的形成5.2.1 沉淀颗粒粒度与沉淀类型沉淀颗粒粒度与沉淀类型 沉淀类型沉淀类型晶型沉淀晶型沉淀 (粒度粒度:0.1 1M)无定型沉淀无定型沉淀 (粒度粒度:0.02M)凝乳状沉淀凝乳状沉淀 (粒度粒度:0.02 0.1 M)5.2沉淀的形成 沉淀类型晶型沉淀 (粒度:65.2.2 沉淀的形成沉淀的形成 均相成核均相成核(静电作静电作用用)构构晶晶离离子子 异相成核异相成核(杂质微杂质微粒粒)离离子子群群离离子子聚聚集集体体小小晶晶核核小小沉沉淀淀微微粒粒无定型沉无定型沉淀淀晶型沉晶型沉淀淀成核成核长大长大(狭义狭义)长大长大(广义广义)5.2.2 沉淀的形成 均相成核构晶离子 异相成核离子群离子7晶核的生成晶核的生成n均相成核均相成核：离子因静电作用而相互聚集在一起：离子因静电作用而相互聚集在一起逐步长大逐步长大,形成晶核。形成晶核。均相成核作用不仅与溶质的瞬时浓度均相成核作用不仅与溶质的瞬时浓度（Q）有关，还和沉淀溶解度（）有关，还和沉淀溶解度（S）有关。）有关。魏马公式：魏马公式：晶核的生成8n异相成核异相成核：溶液中有外来悬浮颗粒诱导生成晶：溶液中有外来悬浮颗粒诱导生成晶核。核。n 对于生成的沉淀属于晶型沉淀或无定对于生成的沉淀属于晶型沉淀或无定型沉淀除了和溶液中溶质的相对过饱和度有关型沉淀除了和溶液中溶质的相对过饱和度有关外，还和组成沉淀的离子有关。外，还和组成沉淀的离子有关。n 根据墨尔斯理论，通常晶型沉淀的位根据墨尔斯理论，通常晶型沉淀的位于不饱和区域出不稳定溶液区域之间的亚稳定于不饱和区域出不稳定溶液区域之间的亚稳定区域较宽，而无定型沉淀的亚稳定区域很窄，区域较宽，而无定型沉淀的亚稳定区域很窄，这样溶液很容易超过亚稳定区域，达到不稳定这样溶液很容易超过亚稳定区域，达到不稳定区域，产生过多的晶核。区域，产生过多的晶核。异相成核：溶液中有外来悬浮颗粒诱导生成晶核。95.3 沉淀的沾污与减少沉淀的方法沉淀的沾污与减少沉淀的方法沉淀的沾污沉淀的沾污共沉淀共沉淀后沉淀后沉淀表面吸附表面吸附吸留或包夹吸留或包夹混晶或固溶体混晶或固溶体5.3 沉淀的沾污与减少沉淀的方法沉淀的沾污共沉淀后沉淀表面105.3.1 共沉淀共沉淀n表面吸附表面吸附n吸留或包夹吸留或包夹n混晶或固溶体混晶或固溶体5.3.1 共沉淀115.3.1.1 表面吸附表面吸附 表面吸附是在沉淀的表面上吸附了杂表面吸附是在沉淀的表面上吸附了杂质，称为吸附共沉淀。质，称为吸附共沉淀。n表面吸附产生的原因：表面吸附产生的原因：沉淀表面会吸附带相反电荷的离子沉淀表面会吸附带相反电荷的离子 抗衡离子。抗衡离子。5.3.1.1 表面吸附12n表面吸附的规律：表面吸附的规律：若抗衡离子浓度相同，优先吸附电荷数若抗衡离子浓度相同，优先吸附电荷数较高的离子；较高的离子；若离子电荷数相同，优先吸附与构晶离若离子电荷数相同，优先吸附与构晶离子形成溶解度最小或离解度最小的化合物的离子；子形成溶解度最小或离解度最小的化合物的离子；吸附量的多少则与杂质的浓度有关，但吸附量的多少则与杂质的浓度有关，但当吸附达到饱和时，吸附量不会再随着杂质浓度当吸附达到饱和时，吸附量不会再随着杂质浓度的增加而增加；的增加而增加；表面吸附的规律：13吸附规则吸附规则 第一吸附层：先吸附过量的构晶离子第一吸附层：先吸附过量的构晶离子 再再吸吸附附与与构构晶晶离离子子大大小小接接近近、电荷相同的离子电荷相同的离子 浓度较高的离子被优先吸附浓度较高的离子被优先吸附 第第二二吸吸附附层层：优优先先吸吸附附与与构构晶晶离离子子形形成成的的盐溶解度小的离子盐溶解度小的离子 离离子子价价数数高高、浓浓度度大大的的离离子子，优先被吸附优先被吸附吸附规则14n减少表面吸附的方法：减少表面吸附的方法：制备大颗粒沉淀或晶形沉淀 适当提高溶液温度 洗涤沉淀，减小表面吸附 洗涤沉淀，除去抗衡离子，因用电解质洗涤沉淀，除去抗衡离子，因用电解质溶液洗涤时，抗衡离子会发生置换。溶液洗涤时，抗衡离子会发生置换。减少表面吸附的方法：15图示BaSO4晶体表面吸附示意图 沉淀表面形成双电层：沉淀表面形成双电层：n吸附层吸附层吸附剩余构晶离子吸附剩余构晶离子SO42-n扩散层扩散层吸附阳离子或抗衡离子吸附阳离子或抗衡离子Fe3+图示BaSO4晶体表面吸附示意图 沉淀表面形成双电层：165.3.1.2 吸留或包夹吸留或包夹n产生的原因：产生的原因：在沉淀成长的过程中，由于沉淀生在沉淀成长的过程中，由于沉淀生长的太快，则原来吸附在沉淀表面的杂质长的太快，则原来吸附在沉淀表面的杂质（或母液）来不及离开沉淀表面而就被沉（或母液）来不及离开沉淀表面而就被沉积上来的离子所覆盖，而进入沉淀的内部，积上来的离子所覆盖，而进入沉淀的内部，这种共沉淀现象称为吸留或包夹。这种共沉淀现象称为吸留或包夹。5.3.1.2 吸留或包夹17n消除方法：消除方法：改改变变沉沉淀淀条条件件，通通过过陈陈化化或或再再沉沉淀淀的的方式消除。方式消除。重量分析法课件185.3.1.3 混晶或固溶体混晶或固溶体n产生的原因：产生的原因：若溶液中杂质离子的电荷数与构晶若溶液中杂质离子的电荷数与构晶离子相同，他们的半径大小也比较相近，离子相同，他们的半径大小也比较相近，而且所形成的晶体结构很相似，则它们极而且所形成的晶体结构很相似，则它们极易生成混晶。易生成混晶。例：例：BaSO4BaSO4与与PbSO4 PbSO4，AgCLAgCL与与AgBr AgBr 同型混晶同型混晶 BaSO4BaSO4中混入中混入KMnO4KMnO4（粉红色）（粉红色）异型混晶异型混晶5.3.1.3 混晶或固溶体例：BaSO4与PbSO4，A19n消除方法：消除方法：混晶比较难以消除混晶比较难以消除.n将这些杂质事先通过分离的方法除去。将这些杂质事先通过分离的方法除去。n加入络合剂或改变沉淀剂，以消除干扰离子加入络合剂或改变沉淀剂，以消除干扰离子.重量分析法课件205.3.2 后沉淀后沉淀n产生的原因：产生的原因：溶液中某些组分析出沉淀之后，另溶液中某些组分析出沉淀之后，另一种本来难于析出沉淀的组分，在该沉淀一种本来难于析出沉淀的组分，在该沉淀表面上继续析出沉淀的现象。表面上继续析出沉淀的现象。5.3.2 后沉淀21n后沉淀与共沉淀的区别：后沉淀与共沉淀的区别：后沉淀引入杂质的量，随沉淀在试液中放后沉淀引入杂质的量，随沉淀在试液中放置的增长而增多，而共沉淀量受放置时间影响较置的增长而增多，而共沉淀量受放置时间影响较小；小；不论杂质在沉淀之间就存在的，还是沉淀不论杂质在沉淀之间就存在的，还是沉淀后加入的，后沉淀引入的杂质的量基本一致；后加入的，后沉淀引入的杂质的量基本一致；温度升高，后沉淀现象有时更为严重；温度升高，后沉淀现象有时更为严重；后沉淀引入杂质的程度，有时比共沉淀严后沉淀引入杂质的程度，有时比共沉淀严重的多。重的多。后沉淀与共沉淀的区别：22n消除方法：消除方法：n缩短沉淀与母液的共置时间缩短沉淀与母液的共置时间n沉淀时缩短陈化时间。沉淀时缩短陈化时间。注：注：后沉淀经加热、放置后会更加严重注：后沉淀经加热、放置后会更加严重23示例例：例：草酸盐的沉淀分离中例：金属硫化物的沉淀分离中示例例：草酸盐的沉淀分离中例：金属硫化物的沉淀分离中243提高沉淀纯度措施提高沉淀纯度措施1）选择适当分析步骤）选择适当分析步骤 测少量组分含量时，首先沉淀含量少的组分测少量组分含量时，首先沉淀含量少的组分2）改变易被吸附杂质的存在形式，降低其浓度）改变易被吸附杂质的存在形式，降低其浓度 分离除去，或掩蔽分离除去，或掩蔽 3）选择合适的沉淀剂）选择合适的沉淀剂 选用有机沉淀剂可有效减少共沉淀选用有机沉淀剂可有效减少共沉淀4）改善沉淀条件）改善沉淀条件 温度，浓度，试剂加入次序或速度，是否陈化温度，浓度，试剂加入次序或速度，是否陈化5）再沉淀）再沉淀 有效减小吸留或包埋的共沉淀及后沉淀现象有效减小吸留或包埋的共沉淀及后沉淀现象3提高沉淀纯度措施1）选择适当分析步骤25 5.4 适合沉淀条件的选择适合沉淀条件的选择5.4.1晶型沉淀晶型沉淀n稀：相对过饱和度小，杂质吸留的量也可以减少。稀：相对过饱和度小，杂质吸留的量也可以减少。n热：增加溶解度；晶体成长速度快；减少对杂质的吸附；热：增加溶解度；晶体成长速度快；减少对杂质的吸附；n搅拌：使沉淀剂分开，降低局部的过饱和度；搅拌：使沉淀剂分开，降低局部的过饱和度；n沉淀完毕后，陈化。沉淀完毕后，陈化。n陈化的作用：可以使小颗粒沉淀溶解进而转化称颗粒大陈化的作用：可以使小颗粒沉淀溶解进而转化称颗粒大的沉淀的沉淀陈化：沉淀完成后，将沉淀与母液放置一段时间，陈化：沉淀完成后，将沉淀与母液放置一段时间，这一过这一过程称为陈化（加热和搅拌可以缩短陈化时间）程称为陈化（加热和搅拌可以缩短陈化时间）5.4 适合沉淀条件的选择265.4.2 胶体沉淀胶体沉淀n浓：离子水合程度小，生成沉淀比较紧密；浓：离子水合程度小，生成沉淀比较紧密；n热：防止胶体生成，减少杂质吸附，沉淀紧密；热：防止胶体生成，减少杂质吸附，沉淀紧密；n搅拌搅拌n不必陈化不必陈化n适当加入电解质适当加入电解质防止胶溶防止胶溶n趁热过滤趁热过滤特点：溶解度小，颗粒小，难以过滤洗涤；特点：溶解度小，颗粒小，难以过滤洗涤；结构疏松，表面积大，易吸附杂质结构疏松，表面积大，易吸附杂质5.4.2 胶体沉淀特点：溶解度小，颗粒小，难以过滤洗涤；275.4.3 均相沉淀法均相沉淀法n过程：过程：利用化学反应，在溶液中逐步、均匀地产生所需利用化学反应，在溶液中逐步、均匀地产生所需利用化学反应，在溶液中逐步、均匀地产生所需利用化学反应，在溶液中逐步、均匀地产生所需 沉淀剂，避免局部过浓现象，降低相对过饱和度，沉淀剂，避免局部过浓现象，降低相对过饱和度，沉淀剂，避免局部过浓现象，降低相对过饱和度，沉淀剂，避免局部过浓现象，降低相对过饱和度，使沉淀在溶液中缓慢、均匀析出，形成易滤过洗使沉淀在溶液中缓慢、均匀析出，形成易滤过洗使沉淀在溶液中缓慢、均匀析出，形成易滤过洗使沉淀在溶液中缓慢、均匀析出，形成易滤过洗 涤的大颗粒沉淀涤的大颗粒沉淀涤的大颗粒沉淀涤的大颗粒沉淀n 特点：特点：防止局部过浓，减少沉淀时的相对过饱和度。防止局部过浓，减少沉淀时的相对过饱和度。书书 p217 表表5 3 列出摸写某些均相沉淀法的应用事例。列出摸写某些均相沉淀法的应用事例。5.4.3 均相沉淀法28注：注：n 均匀沉淀法制成的沉淀，颗粒较大，结构紧密，均匀沉淀法制成的沉淀，颗粒较大，结构紧密，n 表面吸附杂质少，易过滤洗涤表面吸附杂质少，易过滤洗涤n 仍不能避免混晶共沉淀或后沉淀现象仍不能避免混晶共沉淀或后沉淀现象注：29示例CaCa2+2+(NH+(NH4 4)2 2C C2 2O O4 4 CaC CaC2 2O O4 4 细小沉淀细小沉淀 中性弱碱性 CaCa2+2+(NH+(NH4 4)2 2C C2 2O O4 4 CaC CaC2 2O O4 4 酸效应增大酸效应增大S S H+酸效应 CO(NHCO(NH2 2)2 2 +H+H2 2O COO CO2 2+2NH+2NH3 3 900C 水解 H H2 2C C2 2O O4 4 HC HC2 2O O4 4-+H+H+NHNH3 3均匀分布，均匀分布，pHpH值值 HCHC2 2O O4 4-C C2 2O O4 42-2-+H+H+CC2 2O O4 42-2-，相对过饱和度，相对过饱和度 CaCa2+2+C+C2 2O O4 42-2-CaC CaC2 2O O4 4 缓慢析出缓慢析出CaCCaC2 2O4O4粗大沉淀粗大沉淀示例Ca2+(NH4)2C2O4 30