分析化学重量分析法与沉淀法省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

Analytical Chemistry 分析化学分析化学分析化学分析化学 环建学院环建学院佛山科学技术学院佛山科学技术学院5.1 重量分析法概述重量分析法概述 5.1.1 重量分析法分类和特点重量分析法分类和特点 5.1.2 重量分析法对沉淀形式和称量形式重量分析法对沉淀形式和称量形式要求要求5.2 沉淀溶解度及其影响原因沉淀溶解度及其影响原因 5.2.1 溶解度、溶度积和条件溶度积溶解度、溶度积和条件溶度积 5.2.2 影响沉淀溶解度原因（重点）影响沉淀溶解度原因（重点）5.3 沉淀类型和沉淀形成过程沉淀类型和沉淀形成过程第五章 重量分析法与沉淀法1第1页Analytical Chemistry 分析化学分析化学分析化学分析化学 环建学院环建学院佛山科学技术学院佛山科学技术学院 5.3.1 沉淀类型沉淀类型 5.3.2 沉淀形成过程沉淀形成过程 5.3.3 晶形沉淀和无定形沉淀晶形沉淀和无定形沉淀2第2页Analytical Chemistry 分析化学分析化学分析化学分析化学 环建学院环建学院佛山科学技术学院佛山科学技术学院5.1 5.1 重量分析法概述重量分析法概述 定义：在重量分析中，普通是先用适当方法将被测组分与试样中其它组分分离后转化为一定称量形式，然后称重，由称得物质量计算该组分含量。5.1.1 5.1.1 重量分析法分类和特点重量分析法分类和特点 3第3页Analytical Chemistry 分析化学分析化学分析化学分析化学 环建学院环建学院佛山科学技术学院佛山科学技术学院1、沉淀法沉淀法是重量分析中主要方法。这种方法是将被测组分以微溶化合物形式沉淀出来，再将沉淀过滤、洗涤、烘干或灼烧，最终称重并计算其含量。比如：P，S，Si，Ni等测定等测定依据被测组分与其它组分分离方法不一样，重量分析法分为下述3种方法。4第4页Analytical Chemistry 分析化学分析化学分析化学分析化学 环建学院环建学院佛山科学技术学院佛山科学技术学院2、气化法利用物质挥发性质，经过加热或其它方法使试样中待测组分挥发逸出，然后依据试样质量降低计算该组分含量；或者当该组分逸出时，选择适当吸收剂将它吸收，然后依据吸收剂质量增加计算该组分含量。比如：小麦中水分测定。3、电解法：用电子作沉淀剂使金属离子在电极上还原析出，然后称重，求得其含量。5第5页Analytical Chemistry 分析化学分析化学分析化学分析化学 环建学院环建学院佛山科学技术学院佛山科学技术学院5.1.2 5.1.2 重量分析法重量分析法分析过程和对沉淀要求分析过程和对沉淀要求分析过程：被测物被测物溶解、加溶解、加入沉淀剂入沉淀剂陈化、滤陈化、滤洗、烘洗、烘(烧烧)沉淀形沉淀形称量形称量形6第6页Analytical Chemistry 分析化学分析化学分析化学分析化学 环建学院环建学院佛山科学技术学院佛山科学技术学院分析过程：1.溶解：将试样制成溶液，选择适当溶剂；溶解：将试样制成溶液，选择适当溶剂；2.沉淀：加入适当沉淀剂，使待测组分完全沉淀：加入适当沉淀剂，使待测组分完全沉淀；沉淀；3.过滤过滤:定量滤纸或玻璃砂漏斗定量滤纸或玻璃砂漏斗4.洗涤洗涤:少许屡次少许屡次5.烘干或灼烧烘干或灼烧:得固定组成称量形得固定组成称量形6.恒重两次称量差值恒重两次称量差值0.2mg7第7页Analytical Chemistry 分析化学分析化学分析化学分析化学 环建学院环建学院佛山科学技术学院佛山科学技术学院重量分析对沉淀形要求重量分析对沉淀形要求:1.沉淀溶解度小，溶解损失应0.1mg。(该沉淀定量沉淀)2.沉淀纯度高。(不该沉淀不沉淀,杂 质少)3.便于过滤和洗涤。(晶形好)对称量形要求对称量形要求1.1.组成恒定组成恒定(定量基础定量基础)2.2.稳定稳定(准确准确)3.3.摩尔质量大摩尔质量大(称量误差小称量误差小)8第8页Analytical Chemistry 分析化学分析化学分析化学分析化学 环建学院环建学院佛山科学技术学院佛山科学技术学院5.2 5.2 沉淀溶解度及其影响原因沉淀溶解度及其影响原因5.2.1 溶解度、溶度积和条件溶度积溶解度、溶度积和条件溶度积 在1000ml水中，沉淀BaSO4溶解度为0.0023g，那么经过称量沉淀所得重量与溶液中实际BaSO4是不相等，所以沉淀溶解是重量分析法误差主要起源之一。所以在重量分析中，必须了解各种影响沉淀溶解度原因。9第9页Analytical Chemistry 分析化学分析化学分析化学分析化学 环建学院环建学院佛山科学技术学院佛山科学技术学院MA溶于水并到达饱和状态后，有以下平衡关系：MA固体MA水M+A-MA型微溶化合物溶解度型微溶化合物溶解度溶液中存在2种平衡：a、MA固体和MA水溶解平衡；b、MA水离解平衡10第10页Analytical Chemistry 分析化学分析化学分析化学分析化学 环建学院环建学院佛山科学技术学院佛山科学技术学院依据第一个平衡：溶解度：在一定温度和压力下，物质在一定溶解度：在一定温度和压力下，物质在一定量溶剂中，当沉淀与溶解到达平衡时所溶解量溶剂中，当沉淀与溶解到达平衡时所溶解最大量。最大量。溶液中存在形体：沉淀、MA分子或离子对化合物（未离解）；M+、A-11第11页Analytical Chemistry 分析化学分析化学分析化学分析化学 环建学院环建学院佛山科学技术学院佛山科学技术学院S0为物质固有溶解度或分子溶解度，为常数。因纯固体物质活度等于1，所以：溶液中分子状态或离子对化合物状态MA(水）浓度为一常数。12第12页Analytical Chemistry 分析化学分析化学分析化学分析化学 环建学院环建学院佛山科学技术学院佛山科学技术学院微溶化合物MA固总溶解度是多少？s=s0+M+=s0+A-(不考虑其它形式化合物）指什么？对于第二种平衡（解离平衡）：因为s0很小，普通忽略不计，s=M+=A-13第13页Analytical Chemistry 分析化学分析化学分析化学分析化学 环建学院环建学院佛山科学技术学院佛山科学技术学院引入一个新概念：活度积或活度积常数Ksp0又引入一个新概念：溶度积常数，简称溶度积Ksp溶度积常数溶度积常数K Kspsp，与温度与温度T T、离子强度、离子强度I I相关相关14第14页Analytical Chemistry 分析化学分析化学分析化学分析化学 环建学院环建学院佛山科学技术学院佛山科学技术学院几个概念区分几个概念区分1、活度积与溶度积、活度积与溶度积MmAn(固固)MmAn(水水)mM n+nA m-对于对于MmAn型微溶化合物型微溶化合物s0=?s=?因为微溶化合物溶解度普通都很小，溶液中离子强度不大，故通常不考虑离子强度影响，应用时不加区分。15第15页Analytical Chemistry 分析化学分析化学分析化学分析化学 环建学院环建学院佛山科学技术学院佛山科学技术学院2 2、溶度积与溶解度、溶度积与溶解度MA型微溶化合物MmAn型微溶化合物有兴趣话自己推导。16第16页Analytical Chemistry 分析化学分析化学分析化学分析化学 环建学院环建学院佛山科学技术学院佛山科学技术学院条件溶度积条件溶度积对于形成MA主反应，还可能存在各种副反应：OH-LH+MA(s)M+A-KKspspM A M A MM M MAA A A=K Kspsp M M A AKsp为条件溶度积，因为副反应发生，使条件溶度积大于溶度积。17第17页Analytical Chemistry 分析化学分析化学分析化学分析化学 环建学院环建学院佛山科学技术学院佛山科学技术学院5.2.2 影响沉淀溶解度原因影响沉淀溶解度原因1.同离子效应同离子效应减小溶解度减小溶解度 组成沉淀晶体离子称为构晶离子。当沉淀反应到达平衡后，假如向溶液中加入适当过量含有某一构晶离子试剂或溶液，则沉淀溶解度减小，这就是同离子效应。18第18页Analytical Chemistry 分析化学分析化学分析化学分析化学 环建学院环建学院佛山科学技术学院佛山科学技术学院比如：250C时，BaSO4在水中溶解度为：假如使溶液中SO42-增至0.10mol/L，此时BaSO4溶解度为：19第19页Analytical Chemistry 分析化学分析化学分析化学分析化学 环建学院环建学院佛山科学技术学院佛山科学技术学院2.2.盐效应盐效应增大溶解度增大溶解度 在KNO3,NaNO3等强电解质存在情况下，微溶化合物溶解度增大。这是因为离子活度系数受离子强度影响较大缘故。I iS20第20页Analytical Chemistry 分析化学分析化学分析化学分析化学 环建学院环建学院佛山科学技术学院佛山科学技术学院S S/S S0 01.61.61.41.41.21.21.01.00.001 0.005 0.010.001 0.005 0.01c c(KNO(KNO3 3)/(molL)/(molL-1 1)BaSOBaSO4 4AgClAgClP180,表5-1,5-221第21页Analytical Chemistry 分析化学分析化学分析化学分析化学 环建学院环建学院佛山科学技术学院佛山科学技术学院 因为盐效应存在，利用同离子效因为盐效应存在，利用同离子效应降低沉淀溶解度，应考虑盐效应影应降低沉淀溶解度，应考虑盐效应影响，即沉淀剂不能过量太多，不然将响，即沉淀剂不能过量太多，不然将使沉淀溶解度增大，不能到达预期效使沉淀溶解度增大，不能到达预期效果。果。22第22页Analytical Chemistry 分析化学分析化学分析化学分析化学 环建学院环建学院佛山科学技术学院佛山科学技术学院溶液酸度对沉淀溶解度影响，称为酸效应。酸度对沉淀影响比较复杂。3.3.酸效应酸效应比如，二元弱酸H2A形成盐MA，在溶液中有以下平衡：MAsM2+A2-Ka2H+Ka1H+HA-H2A23第23页Analytical Chemistry 分析化学分析化学分析化学分析化学 环建学院环建学院佛山科学技术学院佛山科学技术学院设MA溶解度为s(mol/L)，则s=M2+=cA=A2-+HA-+H2A依据条件溶度积计算公式：KKspspMAMAMAMA A A=K Kspsp A A24第24页Analytical Chemistry 分析化学分析化学分析化学分析化学 环建学院环建学院佛山科学技术学院佛山科学技术学院例1 比较CaC2O4在PH为4.00和2.00溶液中溶解度。解 设CaC2O4在PH=4.00溶解度为s,已知Ksp=2.010-9,H2C2O4Ka1=5.910-2,Ka1=6.410-525第25页Analytical Chemistry 分析化学分析化学分析化学分析化学 环建学院环建学院佛山科学技术学院佛山科学技术学院同理,设CaC2O4在PH=2.00溶解度为s/,则由有上述计算可知,CaC2O4在PH=2.00溶解度比在PH=4.00溶解度大约10倍26第26页Analytical Chemistry 分析化学分析化学分析化学分析化学 环建学院环建学院佛山科学技术学院佛山科学技术学院4.4.络合效应络合效应 进行沉淀反应时，若溶液中存有能与构晶离子生成可溶性络合物络合剂，则反应向沉淀溶解方向进行，影响沉淀完全程度，甚至不产生沉淀，这种影响称为络合效应。MAsM2+A2-L27第27页Analytical Chemistry 分析化学分析化学分析化学分析化学 环建学院环建学院佛山科学技术学院佛山科学技术学院KKspspMMAAMM M(L)A=A=K Kspsp M(L)M(L)5.5.影响溶解度其它原因影响溶解度其它原因 温度:t，S 颗粒大小:小颗粒溶解度大,需陈化.溶剂:相同者相溶,加入有机溶剂，S28第28页Analytical Chemistry 分析化学分析化学分析化学分析化学 环建学院环建学院佛山科学技术学院佛山科学技术学院5.3 沉淀类型和沉淀形成过程沉淀类型和沉淀形成过程5.3.1 沉淀分类沉淀分类沉淀分类沉淀分类实例实例 颗粒半径颗粒半径晶形沉淀晶形沉淀凝乳状沉淀凝乳状沉淀胶状沉淀胶状沉淀不定型不定型BaSO4AgClFe2O3.nH2O大大小小0.1 1 m0.02 m沉淀外观沉淀外观大大小小29第29页Analytical Chemistry 分析化学分析化学分析化学分析化学 环建学院环建学院佛山科学技术学院佛山科学技术学院槐氏(Von Weimarn)公式：沉淀分散度（沉淀颗粒大小）与溶液相对饱和程度相关：式中：cQ为加入沉淀剂瞬间沉淀物浓度；s为开始沉淀时沉淀物质溶解度；cQ-s为沉淀开始瞬间过饱和度，它是引发沉淀动力；(cQ-s)/s为沉淀开始瞬间相对饱和度，其值愈大，形成晶核数目就愈多，得到是小晶形沉淀。反之则然。30第30页Analytical Chemistry 分析化学分析化学分析化学分析化学 环建学院环建学院佛山科学技术学院佛山科学技术学院5.3.2 沉淀形成过程沉淀形成过程沉淀形成是一个复杂过程，因为纳米材料科沉淀形成是一个复杂过程，因为纳米材料科学技术发展，这一领域研究很活跃。学技术发展，这一领域研究很活跃。构晶构晶离子离子成核成核作用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无定形无定形晶形晶形聚集聚集定向排列定向排列31第31页Analytical Chemistry 分析化学分析化学分析化学分析化学 环建学院环建学院佛山科学技术学院佛山科学技术学院无定形沉淀形成示意32第32页Analytical Chemistry 分析化学分析化学分析化学分析化学 环建学院环建学院佛山科学技术学院佛山科学技术学院晶形沉淀过程晶形沉淀过程示意示意SO42-SO42-SO42-SO42-SO42-SO42-SO42-SO42-Ba2+Ba2+Ba2+Ba2+Ba2+Ba2+Ba2+SO42-Ba2+SO42-SO42-SO42-SO42-SO42-SO42-Ba2+Ba2+Ba2+Ba2+Ba2+Ba2+Ba2+SO42-SO42-SO42-SO42-SO42-SO42-SO42-SO42-Ba2+Ba2+Ba2+Ba2+Ba2+Ba2+Ba2+33第33页Analytical Chemistry 分析化学分析化学分析化学分析化学 环建学院环建学院佛山科学技术学院佛山科学技术学院Ba2+SO42-SO42-Ba2+SO42-Ba2+Ba2+SO42-SO42-SO42-Ba2+Ba2+SO42-SO42-Ba2+Ba2+SO42-Ba2+SO42-SO42-SO42-SO42-Ba2+Ba2+SO42-SO42-Ba2+Ba2+Ba2+Ba2+Ba2+SO42-SO42-SO42-SO42-SO42-SO42-SO42-SO42-Ba2+Ba2+Ba2+Ba2+Ba2+Ba2+34第34页Analytical Chemistry 分析化学分析化学分析化学分析化学 环建学院环建学院佛山科学技术学院佛山科学技术学院SO42-SO42-Ba2+SO42-Ba2+Ba2+SO42-SO42-SO42-Ba2+Ba2+SO42-SO42-Ba2+Ba2+SO42-Ba2+SO42-SO42-SO42-SO42-Ba2+Ba2+SO42-SO42-Ba2+Ba2+Ba2+Ba2+Ba2+SO42-SO42-SO42-SO42-SO42-SO42-SO42-SO42-Ba2+Ba2+Ba2+Ba2+Ba2+Ba2+Ba2+35第35页Analytical Chemistry 分析化学分析化学分析化学分析化学 环建学院环建学院佛山科学技术学院佛山科学技术学院SO42-SO42-Ba2+SO42-Ba2+Ba2+SO42-SO42-SO42-SO42-SO42-Ba2+Ba2+Ba2+Ba2+SO42-Ba2+SO42-SO42-SO42-SO42-SO42-SO42-Ba2+Ba2+Ba2+Ba2+Ba2+Ba2+Ba2+SO42-SO42-SO42-SO42-SO42-SO42-SO42-SO42-Ba2+Ba2+Ba2+Ba2+Ba2+Ba2+Ba2+36第36页Analytical Chemistry 分析化学分析化学分析化学分析化学 环建学院环建学院佛山科学技术学院佛山科学技术学院SO42-SO42-Ba2+Ba2+SO42-SO42-SO42-SO42-SO42-Ba2+Ba2+Ba2+Ba2+Ba2+SO42-SO42-SO42-SO42-SO42-Ba2+Ba2+Ba2+Ba2+Ba2+Ba2+Ba2+SO42-SO42-SO42-SO42-SO42-SO42-SO42-Ba2+Ba2+Ba2+Ba2+Ba2+Ba2+Ba2+SO42-SO42-Ba2+SO42-SO42-37第37页Analytical Chemistry 分析化学分析化学分析化学分析化学 环建学院环建学院佛山科学技术学院佛山科学技术学院SO42-SO42-SO42-SO42-SO42-SO42-SO42-SO42-Ba2+Ba2+Ba2+Ba2+Ba2+Ba2+Ba2+SO42-Ba2+SO42-SO42-SO42-SO42-SO42-SO42-Ba2+Ba2+Ba2+Ba2+Ba2+Ba2+Ba2+SO42-SO42-SO42-SO42-SO42-SO42-SO42-SO42-Ba2+Ba2+Ba2+Ba2+Ba2+Ba2+Ba2+38第38页Analytical Chemistry 分析化学分析化学分析化学分析化学 环建学院环建学院佛山科学技术学院佛山科学技术学院成核作用成核作用成成核核作作用用均相成核均相成核异相成核异相成核均相成核是在过饱和状态均相成核是在过饱和状态时，构晶离子因为静电作时，构晶离子因为静电作用缔合形成用缔合形成异相成核是以固相微粒异相成核是以固相微粒起着晶核作用起着晶核作用与溶液相对饱和程度相关，值愈大，与溶液相对饱和程度相关，值愈大，愈轻易形成均相成核。愈轻易形成均相成核。异相成核总是存在，一些情况下只有它。异相成核总是存在，一些情况下只有它。39第39页Analytical Chemistry 分析化学分析化学分析化学分析化学 环建学院环建学院佛山科学技术学院佛山科学技术学院lgN(晶核数晶核数)cQ异相成核异相成核异相成核均异相成核均相成核相成核临界点临界点沉淀BaSO4时，溶液浓度cQ与晶核数目N关系。临界临界cQ/s越越大，越不轻大，越不轻易形成均相易形成均相成核。成核。40第40页Analytical Chemistry 分析化学分析化学分析化学分析化学 环建学院环建学院佛山科学技术学院佛山科学技术学院作业：作业：P210211：1，241第41页