大学分析化学经典课件03-重量分析法.ppt

单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第三章,重量分析法,gravimetric analysis method,1,第一节 概述,一、,重量分析法,：通过称量物质的质量来确 定被测组分含量的分析方法。,二、分类：,沉淀重量法,挥发法重量法,萃取法重量法,利用物质的挥发性,利用物质在两相中溶解度不同,利用沉淀反应,三、特点：,准确度高，费时，烦琐，不适合微量组分,2,几个概念：,1.,沉淀重量法,(precipitation method),：,利用沉淀反应将待测组分以难溶化合物形式沉淀下来，经过滤、洗涤、烘干、灼烧后，转化成具有确定组成的称量形式，称量并计算被测组分含量的分析方法。,2.,沉淀形式,(,precipitation form),：,沉淀的化学组成,3.,称量形式,(weighing form),：,沉淀经烘干或灼烧后，供最后称量的化学组成称,注：称量形式与沉淀形式可以相同，也可以不同,第二节 对沉淀的要求与结果计算,3,一、沉淀形式和称量形式,待测离子 沉淀剂,沉淀形式,处理过程,称量形式,过滤,800,0,C,Ba,2+,+SO,4,2-,BaSO,4,BaSO,4,洗涤 灼烧,过滤 烘干,Ca,2+,+C,2,O,4,2-,CaC,2,O,4,H,2,O,CaO,洗涤 灼烧,过滤 烘干,试样溶液,+,沉淀剂,沉淀形式,称量形式,洗涤 灼烧,4,二、对沉淀形式和称量形式的要求,1,对沉淀形式的要求,a,溶解度小,b,纯度高，不含杂质,c,易过滤和洗涤,d,易转化为具有固定组成的称量形式,2,对称量形式的要求,a,确定的化学组成，否则无法计算结果,b,性质稳定，不受,H,2,O,，,CO,2,，,O,2,等影响,c,较大的摩尔质量,5,三、称量形式和结果计算：,m,s,g,换算因子,F conversion factor,被测组分,A%,a,、,b,是使分子、分母中所含主体元素的原子个数相等而所需乘以的适当系数,.,试样,过滤,洗涤,烘干或灼烧,（称量形式）,W g,通式：,6,例：,待测组分 沉淀形式 称量形式,F,Cl,-,AgCl,AgCl,Fe Fe(OH),3,Fe,2,O,3,Fe,3,O,4,Fe(OH),3,Fe,2,O,3,FeS,2,中的,Fe BaSO,4,BaSO,4,Na,2,SO,4,BaSO,4,BaSO,4,As,2,O,3,Ag,3,AsO,4,AgCl,7,例：测定,1.0239g,某样品中,P,2,O,5,含量时，用,MgCl,2,、,NH,4,Cl,、,NH,3,H,2,O,使磷沉淀为,MgNH,4,PO,4,，,过滤，洗涤后灼烧成,Mg,2,P,2,O,7,，称量得重量为,0.2836g,，,计算样品中,P,2,O,5,的百分含量。（已知,P,2,O,5,分子量为,142.0,，,Mg,2,P,2,O,7,分子量为,223.0,）,P,2,O,5,%,=17.64%,解：,8,1.,沉淀的形态,（,1,）晶形沉淀：颗粒直径,0.1,1,m,，,排列整齐，结构紧密，,比表面积小，吸附杂质少,易于过滤、洗涤,例：,BaSO,4,（,细晶形沉淀）,MgNH,4,PO,4,（,粗晶形沉淀）,（,2,）,无定形沉淀：颗粒直径,0.02,m,结构疏松,比表面积大，吸附杂质多,不易过滤、洗涤,例：,Fe(OH),3,nH,2,O,（,3,）,凝乳状沉淀：颗粒直径界于两种沉淀之间,例：,AgCl,一、沉淀的形态和沉淀的形成,第三节 沉淀重量法,9,2,沉淀的形成过程,沉淀颗粒的生长,晶核的生成,成核作用,均相、异相,生长过程,聚集、定向排列,构晶离子,晶核,沉淀微粒,V,定向,V,聚集,晶形沉淀,V,聚集,V,定向,无定形沉淀,成核作用,均相成核：,异相成核：,过饱和溶液中，构晶离子通过相互静电作用形成晶核,。,非过饱和溶液中，构晶离子借助溶液中固体微粒,(,晶种,),形成晶核。,10,影响,V,定向,、,V,聚集,大小的因素：,(1),、,V,定向,与沉淀的性质有关：,对于,强极性盐类,：,如,BaSO,4,CaC,2,O,4,等,一般具有,较大的,V,定向,，,形成晶形,对于,高价金属离子的氢氧化物,：,如Fe(OH),3,Al(OH),3,V,定向,较小,形成无定形,11,(2),、,V,聚集,：与,相对过饱和度有关,S,溶解度,Q,加入沉淀剂瞬间产生的沉淀物总浓度,K,比例常数,Q-S,：,沉淀的过饱和度,相对过饱和度,12,陈化对沉淀颗粒大小的影响,A,：陈化的概念,沉淀析出后，让初生的沉淀和母液一起放置一段时间，这个过程称陈化。,B,：陈化的目的,陈化的目的是使小晶粒逐渐溶解，大晶粒逐渐长大。,C,：原因,13,二、沉淀的完全程度及其影响因素,沉淀的溶解损失是误差的主要来源之一,被测组分沉淀越完全越好,沉淀溶解损失不超过天平的称量误差（,0.2mg,）,即可认为沉淀完全,1,、同离子效应,2,、酸效应,3,、络合效应,4,、盐效应,5,、其他因素,14,1,、同离子效应：,当沉淀达平衡后，若向溶液中加入适量组成沉淀的,构晶离子,试剂或溶液，使沉淀溶解度降低的现象称为,例：用,BaSO,4,重量法测定,SO,4,2-,含量时，以,BaCl,2,为沉,淀剂，计算等量和过量,0.01mol/L,加入,Ba,2+,时，,在,200ml,溶液中,BaSO,4,沉淀的溶解损失？,15,解：,16,讨论：,过量加入沉淀剂，可以增大构晶离子的浓度，降低沉淀溶解度，减小沉淀溶解损失。,过多加入沉淀剂会增大盐效应或其他配位副反应,而使溶解度增大。,沉淀剂用量,：一般,过量,50%,100%,为宜,非挥发性,过量,20%,30%,17,2.,酸效应,：,溶液酸度对沉淀溶解度的影响称为,讨论：,酸度对强酸型沉淀物的溶解度影响不大，,但对弱酸型或多元酸型沉淀物的溶解度影响较大,pH,，,H,+,，,S,注：,因为酸度变化，构晶离子会与溶液中的,H,+,或,OH,-,反应,降低了构晶离子的浓度，使沉淀溶解平衡移向溶解,从而使沉淀溶解度增大,18,图示,CaC,2,O,4,Ca,2+,+C,2,O,4,2-,C,2,O,4,2-,+H,+,HC,2,O,4,-,HC,2,O,4,-,+H,+,H,2,C,2,O,4,19,3.,络合效应,：,溶液中存在的配位剂与构晶离子形成配位体，使沉淀的溶解度增大的现象称为,例：,用,C1,-,沉淀,Ag,+,时，若溶液中有,NH,3,存在，则能形成,Ag(NH,3,),2,+,配离子，此时,AgCl,溶解度就远大于在纯水中的溶解度。,20,讨论：,1,）络合效应促使沉淀,-,溶解平衡移向溶解一方,从而增大溶解度,2,）当沉淀剂本身又是配位剂时，应避免加入过多,;,既有同离子效应，又有络合效应，应视浓度而定,3,）络合效应与沉淀的溶解度和配合物稳定常数有关，溶解度越大，配合物越稳定,络合效应越显著,21,例：,讨论：,4.,盐效应：溶液中存在大量强电解质使沉淀溶解度 增大的现象,注：,一般盐效应引起的沉淀溶解度增加不是很大，相对于其它副反应来说，可以忽略。,22,水解作用,有些构晶离子能发生水解作用。例如,MgNH,4,PO,4,为抑制水解，加入适量,NH,4,OH,。,5.,其他因素：,23,胶溶作用,对无定形沉淀，若进行沉淀反应时，条件掌握不好，常会形成胶体溶液，甚至已经凝集的胶体沉淀还会重新转变成胶体溶液，分散在溶液中，这种现象称胶溶作用。,胶体微粒小，易透过滤纸而引起损失，因此常加入适量电解质以防止胶溶作用。,如,AgNO,3,沉淀,Cl,时，需加适量,HNO,3,，洗涤,Al(OH),3,沉淀需用含,NH,4,NO,3,的水。,24,温度,：,T,，,S,，,溶解损失,（,合理控制）,溶剂极性,：,溶剂极性,，,S,，,溶解损失,（加入有机溶剂）,沉淀颗粒度大小,：,同种沉淀，颗粒,，,S,，,溶解损失,（粗大晶体）,25,1,共沉淀,（,1,）表面吸附,吸附共沉淀,：,沉淀表面吸附引起杂质共沉淀,吸附规则,第一吸附层,：先吸附过量的构晶离子,再吸附与构晶离子大小接近、电,荷相同的离子，浓度较高的离子被,优先吸附,第二吸附层,：优先吸附与构晶离子形成的盐溶,解度小的离子，离子价数高、浓度大,的离子，优先被吸附,三、影响沉淀纯度的因素,26,图示,BaSO,4,晶体表面吸附示意图,沉淀表面形成双电层：,吸附层,吸附剩余构晶离子,SO,4,2-,扩散,层,吸附阳离子或抗衡离子,Fe,3+,27,（,2,）,形成混晶或固溶体,：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,例：,BaSO,4,与,PbSO,4,，,AgCl,与,AgBr,同型混晶,BaSO,4,中混入,KMnO,4,（,粉红色）异型混晶,28,（,3,）,吸留,或,包埋,：,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,29,2,后沉淀,：,溶液中被测组分析出沉淀之后在与母液放置过程中，溶液中其他本来难以析出沉淀的组分（杂质离子）在该沉淀表面继续沉积的现象,例：金属硫化物的沉淀分离中,30,1,晶形沉淀的沉淀条件,特点：颗粒大，易过滤洗涤；,结构紧密，表面积小，吸附杂质少,条件：,a,稀,溶液,降低过饱和度，减少均相成核,b,热,溶液,增大溶解度，减少杂质吸附,c,充分,搅拌,下,慢慢,滴加沉淀剂,防止局部过饱和,d,加热,陈化,生成大颗粒纯净晶体,e,。均匀沉淀,四、进行沉淀的条件,31,均匀沉淀法：,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，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,优点：,避免了局部过浓或相对过饱和度过大现象,注：,均匀沉淀法制成的沉淀，颗粒较大，结构紧密，表面吸附杂质少，易过滤洗涤，仍不能避免混晶共沉淀或后沉淀现象,32,示例,Ca,2+,+(NH,4,),2,C,2,O,4,CaC,2,O,4,细小沉淀,中性,弱碱性,Ca,2+,+(NH,4,),2,C,2,O,4,CaC,2,O,4,酸效应增大,S,H,+,酸效应,CO(NH,2,),2,+H,2,O CO,2,+2NH,3,90,0,C,水解,H,2,C,2,O,4,HC,2,O,4,-,+H,+,NH,3,均匀分布，,pH,值,HC,2,O,4,-,C,2,O,4,2-,+H,+,C,2,O,4,2-,，,相对过饱和度,Ca,2+,+C,2,O,4,2-,CaC,2,O,4,缓慢析出,CaC,2,O,4,粗大沉淀,33,2,无定形沉淀,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,条件：,a,浓,溶液,降低水化程度，使沉淀颗粒结构紧密,b,热,溶液,促进沉淀微粒凝聚，减小杂质吸附,c,搅拌,下较,快,加入沉淀剂,加快沉淀聚集速度,d,不,需要陈化,趁热过滤、洗涤，防止杂质包裹,e,适当,加入电解质,防止胶溶,34,3,、有机沉淀剂,可选择的种类多,选择性高,沉淀溶解度小,沉淀完全,吸附杂质少,沉淀纯净,沉淀的摩尔质量大,分析准确度高,35,（一）、沉淀的过滤：,1,、滤器,滤纸：,适用条件：,玻璃,(,耐酸、不耐碱,),砂芯坩埚与玻璃砂芯漏斗：,对于过滤后，只需烘干即得称量形式的沉淀,定量滤纸或称无灰滤纸,对于需高温灼烧才得到称量形式的沉淀,例：,BaSO,4,Fe(OH),3,XH,2,O,等,滤纸的选择,大小,:,据沉淀量多少而定,疏密,:,对于晶形,，用致密慢型滤纸,对于无定形,，用疏松型快速滤纸,适用条件：,五、沉淀的过滤和干燥,2,、操作方法：,倾泻法,36,d.S,随温度变化很小的沉淀,2,、洗涤原则：,1,、洗涤液选择：,a.S,小，且不易生成无定形沉淀的,蒸馏水,b.S,小的无定形沉淀,挥发性电解质,例：,NH,4,NO,3,c.S,较大的沉淀,沉淀剂稀,热洗涤液,少量多次,（二）、沉淀的洗涤：,37,（三）、沉淀的干燥或灼烧和恒量：,目的：,除去沉淀中的水份，和其它挥发性杂质,使沉淀转化为组成固定的称量形式,需要较高的温度才能除去水份,瓷坩埚,200,以下便可达到固定组成的,例：,BaSO,4,在,800,以上才能完,全除去水份,玻砂坩埚,坩埚,:,恒量,:,连续两次干燥或灼烧后称量的质量差小于,0.2mg,（,0.3mg,）。,38,第三章,重量分析法,概述,对沉淀的要求与结果计算,重量分析法（,沉淀法,）,39,