Через проблеми сумісності з форматом HTML, що використовується в Інтернеті, можливо, деякі з наведених нижче формул представлені не точно. Щоб переглянути оригінальне завдання, виберіть опцію "Завантажити завдання" у верхньому меню.
Гравіметричний аналіз базується на Законі визначених пропорцій, який стверджує, що у будь-якій чистій сполуці пропорційні вагові пропорції складових елементів завжди однакові, і на Законі про послідовність композиції, який встановлює, що маси елементів, що брати участь у хімічній зміні показують певні та незмінні взаємозв'язки між собою.
Гравіметричний аналіз полягає у визначенні пропорційної кількості елемента, радикала або сполуки, який присутній у зразку, усунення всіх заважаючих речовин і перетворення бажаної складової або компонента в сполуку визначеного складу, яку можна зважити.
Розрахунки проводяться на основі атомної та молекулярної ваги, а також на основі сталості складу чистих речовин та вагових співвідношень (стехіометрії) хімічних реакцій.
Розчинний хлорид, такий як хлорид натрію, оброблений розчинною сіллю срібла, дає осад хлориду срібла, який можна відфільтрувати, промити, висушити і зважити. Хімічна реакція, яка має місце, може бути представлена молекулярним рівнянням:
NaCl + AgNO3 NaNO3 + AgCl (тверда речовина)
(58,44) (169,87) (84,97) (143,32)
що вказує на те, що 143,32 вагових частин хлориду срібла отримують з 58,44 вагових частин хлориду натрію, тоді будь-яка дана вага хлориду срібла надходить із хлориду натрію в тому ж співвідношенні.
Приклад 1
Яка маса NaCl дасть 0,500 г AgCl?
g NaCl = 0,500 г AgCl x = 0,2039 г NaCl
Гравіметричний коефіцієнт NaCl/AgCl - це відношення маси формули вихідної речовини NaCl до важкої речовини AgCl; використання цього коефіцієнта перетворить будь-яку дану масу AgCl у вагу NaCl, яка її породжує. Загалом:
g для іменника шуканий = г іменника. важкий х
де a і b - коефіцієнти, необхідні для представлення стехіометрії речовин, що беруть участь у проведеній реакції. У прикладі 1 a = b = 1.
Приклад 2
Обчисліть вагу BaCl2, яка дає 0,500 г AgCl.
Рішення: Кожен моль BaCl2 утворює 2 молі AgCl:
BaCl2 2AgCl
(208,25) (2 х 143,32)
Гравіметричний коефіцієнт у цьому випадку становить BaCl2/2AgCl; звідки
g BaCl2 = 0,500 г AgCl x = 0,3633 г BaCl2
2. Гравіметричні фактори
Гравіметричний коефіцієнт (або хімічний фактор) можна визначити як вагу бажаної речовини, еквівалентну одиниці ваги даної речовини. Гравіметричні фактори отримують, виходячи з наступних правил:
- Гравіметричний коефіцієнт завжди представлений атомною вагою або формульною вагою речовини, яку шукають за допомогою чисельника, і ваги зваженої речовини за знаменником.
- Хоча перетворення зважуваної речовини підтверджується низкою реакцій, у розрахунку коефіцієнта беруть участь лише ці дві речовини; проміжні продукти не враховуються.
- Кількість випадків, коли атомні або формульні ваги речовин відображаються в чисельнику та знаменнику коефіцієнта, повинні представляти стехіометрію хімічної реакції, що проводиться.
У послідовності реакцій, представлених нижче:
As2S3 2H3AsO4 2Ag3AsO4 6Ag + 6AgCl
(розшукується) (важкий)
гравіметричний коефіцієнт - As2S3/6AgCl. Чисельник і знаменник не мають нічого спільного, але фактор представляє стехіометрію реакції, що має місце. Проміжні стадії позбавляються, і враховується лише стехіометричний зв’язок між початковою та кінцевою речовинами.
Гравіметричні фактори є важливими для розрахунків, особливо коли проводяться повторні аналізи певної складової. Наприклад, коефіцієнт Cl/AgCl = 35,45/143,32 = 0,2473 однаковий для всіх визначень важкого хлору у формі хлориду срібла, незалежно від вихідної форми хлору, який визначається.
3. Розрахунок відсотків
Оскільки гравіметричний коефіцієнт представляє вагу бажаного елемента або сполуки, еквівалентну одиниці ваги важкого елемента або сполуки, то вага бажаного виду може бути розрахована з будь-якої ваги важкого виду. Відсоток цієї речовини, присутньої у зразку, можна знайти, поділивши на вагу зразка і помноживши на 100.
Приклад 3
Зразок 0,400 г, що містить хлорид, дає осад хлориду срібла вагою 0,250 г; розрахувати відсоток хлору у зразку.
Рішення: Вага хлору у зразку розраховується так
g Cl = g AgCl x Cl/AgCl = 0,250 x = 0,06184 g Cl
Ця маса хлору міститься в 0,400 г проби; відсоток хлору тоді становитиме:
% Cl = x 100 = 15,46% Cl
Загалом, наступну формулу можна використовувати для розрахунку відсотків:
% Х у зразку =
де X - бажана речовина, Y - важка речовина, a і b - коефіцієнти X та Y відповідно, необхідні для вираження правильного стехіометричного співвідношення між обома речовинами.
Приклад 4
Зразок 0,500 г нечистого магнетиту (Fe3O4) хімічними реакціями перетворюється у Fe2O3, який важить 0,4110 g. Який відсоток Fe3O4 у магнетиті ?
Рішення: Вага Fe3O4 у зразку розраховується таким чином
g Fe3O4 = g Fe2O3 x 2Fe3O4/3Fe2O3 = 0,4110 g x = 0,397 g
а відсоток Fe3O4 у зразку становить
% Fe3O4 = x 100 = 79,4% Fe3O4
4. Розрахунок атомних ваг
Експериментальна процедура, яку зазвичай застосовують для визначення значень атомної маси, полягає в тому, щоб отримати з елемента сполуку з високим ступенем чистоти. Цю сполуку зважують і відсотки її складових визначають гравіметрично. Математичні розрахунки, які виконуються, точно подібні до гравіметричних аналізів, за винятком того, що атомна вага бажаного елемента є єдиним невідомим фактором.
Приклад 5
2,56823 г ретельно очищеного хлориду натрію дало 6,2971 г хлориду срібла. Припускаючи, що взяті атомні ваги хлору та срібла становили відповідно 35 457 та 107 880, обчисліть атомну вагу натрію.
Рішення: Вага NaCl = вага AgCl x
2,56823 = 6,2971 х
2,56823 = 6,2971 х
Na = - 35,457 = 23,002
5. Розрахунки за участю зразка за вагою як коефіцієнта
У промислових роботах, де аналізується велика кількість зразків подібних матеріалів, іноді бажано регулювати вагу зразка так, щоб маса отриманого кінцевого продукту, помножена на простий коефіцієнт, точно дорівнювала відсотку розшукуваний. Завдяки цьому, і без великого досвіду точного зважування, можна зважувати зразок безпосередньо проти тари і одночасно усувати як нудні розрахунки, необхідні для кожного аналізу, так і можливість математичних помилок.
Розрахунок відсотка бажаної складової в хімічному аналізі, що вимагає гравіметричного визначення, проводиться за формулою:
% = х 100
Приклад 6
Гравіметричний коефіцієнт певного аналізу становить 0,3427. Бажано регулювати вагу відібраної проби таким чином, щоб (а) кожен сантиграм отриманого осаду представляв 1% бажаної складової, (б) відсоток вдвічі перевищував кількість сантиграмів осаду. Яку масу зразка слід брати в кожному випадку?
- Взаємозв'язок між масою осаду та процентним вмістом компонента становить 0,01 г ≈ 1%. Тому,
1 = х 100 х = 0,3427 г.
(б) 2 = х 100 х = 0,1714 г.
Приклад 7
Яку масу зразка необхідно взяти для одного типу аналізу, щоб 10,00 мг осадженого хлориду срібла представляли 1,00% хлору в зразку?
Рішення: гравіметричний коефіцієнт = Cl/AgCl = 0,2473
1,00% Cl = x 100
g зразок = x 100 = 0,2473 g
6. Розрахунки, що стосуються сухого зразка
Для зразків, які, як правило, легко набирають або втрачають вологу, випробування в різний час та за різних умов зберігання не узгоджуються. З цими зразками можна дотримуватися двох процедур: (1) дати зразку висохнути на повітрі до постійної ваги; (2) висушити зразок у духовці приблизно при 110ºC (звичайна процедура).
Складові визначаються з урахуванням сухого зразка, а потім можуть посилатися на зразок, отриманий, відомий як втрата ваги при сушінні, який визначається окремо. У міру висушування складової зразка (води) видаляється, інші складові залишаться в сухому зразку у більшій пропорції, ніж у вихідній пробі.
Приклад 8
Зразок комерційної солі Глаубера (нечистий Na2SO4 · 10H2O) містить 20,0% SO3. Зразок рівно 1 г, висушений в духовці, залишає залишок вагою 0,52 г. (а) Обчисліть відсоток води у зразку. (b) Обчислити відсоток SO3 відносно сухого зразка.
Рішення:
Для вирішення цього типу задач ми повинні взяти до уваги наступні формули, які допоможуть нам обчислити деякі величини:
% І міс. = (1)
% І м. d. = (2)
де Y - аналізована складова і скорочення m.o. і м.д. означає середній вихідний зразок та висушений зразок відповідно.
-
Щоб знайти відсоток води у зразку, ми повинні взяти до уваги вихідну кількість (1 г) та кількість, отриману сушкою (0,52 г)
% води = x 100 = 48,0%
% SO3 м. d. = = 38,5 %
7. Непрямі гравіметричні методи
Деякі пари речовин, які важко відокремити, можна визначити побічно, якщо вони відповідають наступним умовам: (1) їх можна отримати разом у чистому вигляді для зважування; (2) містять загальний елемент (іон), який можна перетворити на інший продукт і зважити як такий, або їх можна перетворити на суміш інших чистих сполук, які зважують разом. Наприклад, натрій та калій можуть перетворюватися разом у зважені хлориди (NaCl та KCl). Розчинивши цю суміш хлоридів і перетворивши хлорид-іон в хлорид срібла, його знову зважують. Розрахунки для цих методів, а особливо для цього прикладу, такі:
Нехай Y = g NaCl + KCl
і X = g NaCl, тоді (Y? X) = g KCl
Тоді записуються відповідні гравіметричні коефіцієнти:
G AgCl з NaCl = X
G AgCl від KCl = (Y? X)
AgCl загальний g = X + (Y? X)
Тепер гравіметричні коефіцієнти замінюються числовими значеннями
AgCl загальний g = X + (Y? X)
= 2,4524 X + 1,9222 (Y? X)
Оскільки ваги AgCl та суміші хлоридів, Y, відомі, рівняння для обчислення X (грамів NaCl у зразку) легко вирішити. Після обчислення ваги хлориду натрію та хлориду калію, решта гравіметричних розрахунків можна проводити звичайним способом.
Непрямі методи не слід застосовувати для визначення складової, яка присутня у дуже малих кількостях, оскільки будь-яка помилка у визначенні іншої складової, навіть невеликої, відображалася б як суттєва помилка протилежного знака в цій складовій.
Приклад 9
При аналізі зразка польового шпату масою 0,4150 г отримують суміш KCl + NaCl масою 0,0715 г. З цих хлоридів отримують 0,1548 г K2PtCl6. Обчисліть відсоток Na2O у польовому шпаті.
Рішення:
Нехай x = маса NaCl у комбінованих хлоридах
Отже, оскільки два хлориди важать 0,0715 г.,
0,0715? x = вага KCl
Тепер грами NaCl розраховуються з K2PtCl6:
(0,0715? X) x = 0,1548
Розв'язування для x маємо
х = 0,0240 г NaCl
Потім відсоток Na2O обчислюється шляхом встановлення гравіметричного коефіцієнта між Na2O і NaCl,
х 100 = 3,07% Na2O
Аналіз зразка польового шпату 0,5000 г дає суміш хлоридів натрію та калію масою 0,1180 г. Після обробки AgNO3 утворюється 0,2451 г AgCl. Який відсоток Na2O та K2O у зразку?
Рішення:
Будьте
x = вага KCl
y = вага NaCl
x + y = 0,1180 (1)
Грами AgCl, отримані з x g KCl = x = 1,922 x
Грами AgCl, отримані з y g NaCl = y = 2,452 y
Отже: 1,922 х + 2,452 у = 0,2451 (2)
Тепер розв’яжіть систему рівнянь, що утворюють (1) та (2),
(Дозвіл цієї системи рівнянь залишається вправою для читача)
Вирішуючи систему рівнянь отримують значення:
x = 0,0835 г KCl
y = 0,0345 г NaCl
Нарешті, розраховуються запитувані відсотки:
% K2O = x 100 = 10,5% K2O
% Na2O = x 100 = 3,66% Na2O
8. Бібліографія
Айрес, Г. (1970). Розрахунки в гравіметричному аналізі. У, Г. Айрес, Кількісний хімічний аналіз (с. 209-215). Мексика: Редакційна газета Harla.
Гамільтон, Л. (1988). Гравіметричний аналіз розрахунків. У, Л. Гамільтон, Розрахунки аналітичної хімії (с. 107-125). Мексика: Макгроу? Пагорб.
Рікардо Лопес Асеро
Бакалавр біології та хімії
- Машини для фізіотерапії; Глибокий аналіз
- Herbalife Nutrition Незалежний член Ефективні методи схуднення за допомогою імбиру та лимона
- Погляди та аналіз Nutrex Lipo 6 - Суплементоспро
- Або Сергас; використовувати методи цілителя або шамана; 1 літр рецепту кока-кола на день, незважаючи на Кодекс
- Аналіз категорій премій Оскар Найкраща головна чоловіча роль