第5章--重量分析法教学内容.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,*,怎样学习有机化学,*,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,*,怎样学习有机化学,*,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,*,怎样学习有机化学,*,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,*,怎样学习有机化学,*,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,*,怎样学习有机化学,*,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,*,怎样学习有机化学,*,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5章-重量分析法,第五章 重量分析法,第一节 重量分析法概述,第二节 影响沉淀纯度的因素,第三节 沉淀的条件和称量型的获得,第四节 重量分析结果计算,学习目标,1.,掌握沉淀重量法对沉淀形式和称量形式的要求。,2.,掌握沉淀过滤、洗涤和灼烧的原则及方法。,3.,掌握重量分析法的原理和测定过程及结果计算。,4.,熟悉沉淀形式、称量形式的意义及选择沉淀剂的原则。,5.,熟悉沉淀的条件、影响沉淀纯净的因素和提高沉淀纯度的措施。,第一节 重量分析法概述,一、重量分析法的分类和特点,通过称量被测组分的质量来确定被测组分百分含量的分析方法。,一、分类,沉淀法、挥发法、电解法,二、特点,准确度高，费时，繁琐，不适合微量组分,1.,沉淀法,沉淀法,利用沉淀反应，将被测组分转化成难溶化合物，以沉淀从试液中分离出来，再将析出的沉淀经过滤、洗涤、烘干或灼烧，转化为可供最后称量的化学组成，根据该化学组成的质量计算被测组分含量的方法。,沉淀形式,沉淀的化学组成；,称量形式,沉淀经过处理后，供最后称量的化学组成。,沉淀形式和称量形式有时相同，有时不同。,2.,挥发法,挥发法,利用物质的挥发性，通过加热等方法使被测组分气化逸出而与试样分离，然后通过称量，再根据称量结果计算待测组分的含量。,例如，试样中湿存水或结晶水的测定。有时，也可以在该组分逐出后，用某种吸收剂来吸收它，这时可以根据吸收剂重量的增加来计算含量。例如，试样中,CO,2,的测定，以碱石灰为吸收剂。,此法只适用于测定可挥发性物质。,挥发法案例,食品、中草药灰分测定,1.,原理,食品或中草药经高温灼烧后，残留的无机物质,(,金属氧化物和盐类,),称为灰分，灰分的含量说明无机杂质的多少。,2.,操作步骤,将精密称取一定量的食品或,2,3g,粉碎的中草药，置于灼烧恒重的磁坩埚内，用直火灼烧坩埚底部，将碳素除尽。逐渐升高温度，继续灼烧至坩埚呈暗红色，使样品完全灰化。放置冷却至微热，放干燥器中冷却,30min,，称量。再重复灼烧、冷却和称重。直至恒重为止。灰分的质量分数为：,样品质量,剩余物质的质量,灰分,w,3.,电解法,电解法,利用电解的方法使待测金属离子在电极上还原析出，然后称量，根据电极增加的质量，求得其含量。,二、沉淀法对沉淀形式和称量形式的要求,沉淀法操作过程,试样,称量,溶解,试液,加入沉淀剂,沉淀,过滤,洗涤,烘干,灼烧,称重,计算,沉淀形式,称量形式,沉淀法案例,Ca,2+,+C,2,O,4,2-,CaC,2,O,4,2H,2,O CaO,过滤,烘干,洗涤,灼烧,试样溶液,+,沉淀剂 沉淀形式 称量形式,过滤,烘干,洗涤,灼烧,Ba,2+,+SO,4,2-,BaSO,4,BaSO,4,过滤,800,0,C,洗涤,灼烧,沉淀形式,沉淀剂,滤洗、烘,(,烧,),被测物,称量形式,1.,对沉淀形的要求,（,1,）溶解度小,沉淀溶解造成的损失量，应不超出分析天平的称量误差范围，这样才能保证待测组分沉淀完全；,（,2,）易过滤和洗涤,尽量获得颗粒粗大的晶形沉淀。如果是无定形沉淀，应注意掌握沉淀条件，改善沉淀的性质；,（,3,）纯净，不含杂质,制备沉淀时应尽量避免带入其他杂质，要求称量形式中所含杂质的量不得超过称量误差所允许的范围；,（,4,）易转化成称量形式,2.,对称量形的要求,（,1,）有确定的化学组成,称量形式必须符合一定的化学式，这是沉淀法定量计算分析结果的依据；,（,2,）性质必须十分稳定,称量形式不受空气中水分、二氧化碳和氧气等的影响，不易被氧化分解；,（,3,）摩尔质量,(,或式量,),尽可能大,称量形式的摩尔质量大，可以增加称量形式的重量，减小称量的相对误差。,3.沉淀剂的选择,（,1,）,选用具有较好选择性的沉淀剂,（,2,）,选用能与待测离子生成溶解度最小的沉淀的沉淀剂,（,3,）,尽可能选用易挥发或经灼烧易除去的沉淀剂,（,4,）,选用溶解度较大的沉淀剂,第二节 影响沉淀纯度的因素,一、沉淀的类型,1.,晶形沉淀,2.,无定形沉淀,3.,凝乳状沉淀,1.,晶形沉淀 特点,颗粒直径大，,0.1,1m,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 特点,颗粒直径小，,0.02m,结构疏松,比表面积大，吸附杂质多,不易过滤、洗涤,例：,Fe,2,O,3,2H,2,O,凝乳状沉淀：颗粒直径界于两种沉淀之间,例：,AgCl,二、沉淀形成过程,成核过程,均相成核,异相成核,长大过程,凝聚,定向排列,构晶离子,晶核,沉淀颗粒,无定形沉淀,晶形沉淀,1.,晶核的形成,均相成核,过饱和溶液中，构晶离子通过相互静电作用缔和而成晶核。,异相成核,非过饱和溶液中，构晶离子借助溶液中固体微粒形成晶核。,2.,晶形沉淀和无定形沉淀的生成,晶核的成长,溶液中的构晶离子向晶核表面扩散，并沉积到晶核上，晶核逐渐长大成沉淀微粒。,若形成的沉淀微粒互相凝聚，就生成无定形沉淀；,若溶液中的构晶离子继续在沉淀微粒周围定向排列，微粒晶体不断增大，则生成颗粒较大的晶形沉淀。,2.,晶形沉淀和无定形沉淀的生成,影响沉淀形态的主要因素,聚集速度：,构晶离子聚集成晶核后进一步堆积成沉淀微粒的速度；,定向速度：,构晶离子以一定顺序排列于晶格内的速度。,沉淀颗粒大小和形态决定于聚集速度和定向速度比率大小,聚集速度 定向排列速度 晶形沉淀,聚集速度 定向排列速度 无定形沉淀,2.,晶形沉淀和无定形沉淀的生成,定向速度的影响因素,定向速度主要决定于沉淀物质的本性。,一般极性强、溶解度较大的盐类，如,BaSO,4,、,CaC,2,O,4,、,MgNH,4,PO,4,等，都具有较大的定向速度，主要形成晶形沉淀；,高价金属的氢氧化物溶解度较小，聚集速度大，定向速度小，一般均为无定形沉淀或胶体沉淀。如,Fe(OH),3,、,Al(OH),3,是胶状沉淀。,2.,晶形沉淀和无定形沉淀的生成,聚集速度的影响因素,主要由沉淀条件决定。最重要的是与溶液的相对过饱和度成正比，可用冯韦曼经验公式表示：,S,),S,Q,(,K,V,-,=,降低聚集速度，须减小溶液的相对过饱和度，即要求沉淀的,S,大，加入沉淀剂瞬间生成沉淀物的浓度小，这样有利于获得晶形沉淀；,反之沉淀的溶解度很小，瞬间生成沉淀物质的浓度很大，则形成无定形沉淀。,三,.,影响沉淀纯净的因素,1.,共沉淀现象,2.,后沉淀,1.,共沉淀,当沉淀从溶液中析出时，溶液中某些可溶性杂质也夹杂在沉淀中同时沉淀下来。,（,1,）表面吸附,由于静电引力，表面上的离子具有吸引带相反电荷离子能力的现象。,表面吸附的选择性,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较小的离子，离子价数高、浓度大的离子，优先被吸附。,表面吸附,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+,表面吸附杂质的量,沉淀的总表面积越大，吸附杂质的量越多。,杂质离子浓度越大，被吸附的量越多。,溶液的温度越高，吸附的杂质量越少。,1.,共沉淀,（,2,）,包埋或吸留,包埋：指母液机械地嵌入沉淀之中。,吸留：指被吸附的杂质离子机械地嵌入沉淀之中。,吸留的杂质被包埋在沉淀内部，不能通过洗涤的方法除去，但可通过陈化或重结晶来降低杂质含量。,减少或消除方法,改变沉淀条件，重结晶或陈化。,1.,共沉淀,（,3,）混晶,如果溶液中杂质离子与沉淀构晶离子的半径相近，晶体结构相似时，则杂质离子可以取代构晶离子进入晶格而形成混晶。,例如：,Pb,2+,、,Ba,2+,电荷相同，离子半径相近，,BaSO,4,与,PbSO,4,的晶体结构也相同，,Pb,2+,就可能混入,BaSO,4,的晶体中，与,BaSO,4,形成混晶而被共沉淀下来。,(AgCl,与,AgBr,也是）,减小或消除方法,将杂质事先分离除去；,加入络合剂或改变沉淀剂，以消除干扰离子。,2.,继沉淀,当沉淀析出后，在沉淀与母液一起放置过程中，溶液中原来难以析出沉淀的组分,(,杂质离子,),也在沉淀表面逐渐沉积下来的现象。,例如：在,Mg,2+,存在下沉淀,CaC,2,O,4,时，由于,MgC,2,O,4,能形成稳定的过饱和溶液而不立即析出沉淀，当草酸钙析出后，草酸镁常能沉淀在,CaC,2,O,4,产生后沉淀。,消除后沉淀现象,必须缩短沉淀在溶液中的放置时间。,四、减少沉淀玷污的方法,1.,采用适当的分析程序,2.,降低易被吸附杂质离子的浓度,3.,选择沉淀条件,4.,再沉淀,5.,选择适当的洗涤液洗涤沉淀,6.,选择合适的沉淀剂（有机沉淀剂）,有机沉淀剂较无机沉淀剂具有下列优点：选择性高、沉淀的溶解度小、沉淀吸附杂质少、沉淀的摩尔质量、多数有机沉淀物组成恒定 经烘干后即可称重，简化了重量分析的操作,第三节 沉淀的条件和称量形的获得,一、沉淀的条件,1.,晶形沉淀的沉淀条件,稀、热、慢、搅、陈,（,1,）在适当的稀溶液中进行,（,2,）在热溶液中进行,（,3,）快搅慢加,（,4,）陈化：沉淀完全后，将沉淀连同母液放置一段时间，使小晶粒变为大晶粒，不纯净的沉淀转变为纯净沉淀的过程。,一、沉淀的条件,一、沉淀的条件,2.,无定形沉淀的沉淀条件,无定形沉淀：浓、热、快、搅、不陈,（,1,）在较浓的溶液中进行沉淀,（,2,）在热溶液中沉淀，并加入大量电解质,（,3,）迅速加入沉淀剂，并不断搅拌,（,4,）趁热过滤洗涤，不需陈化,一、沉淀的条件,3.,均匀沉淀法,先控制一定的条件，使加入的沉淀剂不能立刻与被检测离子生成沉淀，而是通过一种化学反应，使沉淀剂从溶液中缓慢地、均匀地产生出来，从而使沉淀在整个溶液中缓慢地、均匀地析出。,这样就可避免局部过浓的现象，获得的沉淀是颗粒较大、吸附杂质少、易于过滤和洗涤的晶形沉淀。,均匀沉淀法案例,测定,Ca,2+,时，在中性或碱性溶液中加入沉淀剂,(NH,4,),2,C,2,O,4,，产生的,CaC,2,O,4,是细晶形沉淀。如果先将溶液酸化之后再加入,(NH,4,),2,C,2,O,4,，则溶液中的草酸根主要以,HC,2,O,4,-,和,H,2,C,2,O,4,形式存在，不会产生沉淀。混合均匀后，再加入尿素，加热煮沸。尿素逐渐水解，生成,NH,3,：,CO(NH,2,),2,+H,2,O,CO,2,+2NH,3,生成的,NH,3,中和溶液中的,H,+,，酸度渐渐降低，,C,2,O,4,2-,的浓度渐渐增大，最后均匀而缓慢地析出,CaC,2,O,4,沉淀。这样得到的,CaC,2,O,4,沉淀，便是粗大的晶形沉淀。,均匀沉淀法案例,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,O4,粗大沉淀,二、称量型的获得,1.,沉淀的过滤和洗涤,沉淀的过滤：倾析法 冲洗转移,二、称量型的获得,1.,沉淀的过滤和洗涤,沉淀的洗涤：少量多次,二、称量型的获得,2.,沉淀的烘干或灼烧和恒重,沉淀的包裹,110,120,烘箱中干燥,800,以上 马弗炉中灼烧,连续两次干燥或灼烧后称量的质量差小于,0.3 mg,第四节 重量分析结果的计算,一、重量分析中的换算因数,1.,称量形与被测组分形式一样,%,100,%,=,试样的质量,称量形式的质量,被测组分,计算案例,称量形与被测组分形式一样,例：用质量法测定硅铁合金中,SiO,2,的含量，称取样品,0.6329g,，经处理后得称量形式,SiO,2,的质量为,0.4128g,，试计算矿样中,SiO,2,的含量百分比。,解,%,22,.,65,%,100,6329,.,0,4128,.,0,%,SiO,2,=,=,第四节 重量分析结果的计算,一、重量分析中的换算因数,2.,称量形与被测组分形式不一样,%,100,%,=,试样的质量,称量形式的质量,被测组分,F,称量形式的摩尔质量,被测组分的摩尔质量,换算因数,=,b,a,F,常见物质的换算因数,计算案例,称量形与被测组分形式不一样,例：测定磁铁矿（不纯的）中铁的含量时，称取试样,0.1666g,，经溶解、氧化，使 离子沉淀为，灼烧后得 质量为,0.1370g,，计算试样中：（,1,）,Fe,的质量分数；（,2,）的质量分数。（,M(Fe)=55.85g/mol,；,M(Fe3O4)=231.5 g/mol,；,M(Fe2O3)=159.7 g/mol,）,解,目标测试,1.,共沉淀与继沉淀有什么区别,？,2.,“,少量多次”的洗涤方法有什么优点？,3.,用重量法测定黄铁矿中硫的含量时，称取试样,0.1819g,，最后得到 沉淀,0.4821g,，计算试样中硫的质量分数。（已知 相对分子质量为,233.4,；,S,相对原子质量为,32.06,。）,此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢,