Nusodinimas ir gravimetrinė analizė

Masė yra kiekybinė tik tada, kai žinoma sveriama dalelė ar medžiaga

Gravimetrinė analizė susieja išmatuotą masę su apibrėžta chemine dalele ar medžiaga, dažnai po atskyrimo ar pavertimo. Kiekiui nustatyti reikia apibūdinti sveriamą formą, stechiometriją ir svarbias sulaikytas medžiagas. Vien didelė stabili masė neįrodo grynos analitę turinčios fazės.

Pasirinktai reakcijai Ba²⁺+SO₄²⁻→BaSO₄(s) vienas gryno BaSO₄ formulės vienetas turi vieną sulfato vienetą. Priskirkite suapvalintas molines mases 233.39 ir 96.06 g mol⁻¹. Sulfato masės daugiklis yra 96.06/233.39≈0.411585758. Tuomet išgalvota grynos kietosios medžiagos masė 0.3500 g atitinka maždaug 1.49963580 mmol BaSO₄ ir 0.144055015 g sulfato.

Daugiklis yra formulės apskaita, o ne įrodymas, kad nežinomos nuosėdos grynos, kad atgautas kiekvienas sulfato vienetas ar pašalinti kiti komponentai. Mėginio matrica, adsorbcija, bendrasis nusodinimas (koprecipitacija) ir apibūdinta galutinė forma gali paveikti rezultatą.

Stechiometrinis ekvivalentiškumas vis tiek palieka baigtinį ištirpusių dalelių kiekį

Nagrinėkite originalų idealųjį AgCl(s) modelį su pradiniu chlorido tirpalo tūriu 40.0 mL, koncentracija 0.00600 mol L⁻¹, sidabro titrantu 0.0120 mol L⁻¹ ir priskirtu bedimensiu K_sp=10⁻¹⁰. Naudokite fiksuotą modelio temperatūrą, c°=1 mol L⁻¹, vienetinius jonų aktyvumo koeficientus, grynos kietosios fazės aktyvumą vienetą ir sudedamus modelio tūrius. Nepriskiriama jokia išmatuota konstanta ar šalutinis kompleksas.

Pradinis chlorido kiekis yra 0.240 mmol, taigi stechiometrinis ekvivalentiškumas pasiekiamas ties 20.0 mL sidabro. Ties šiuo tūriu bendras skysčio tūris yra 60.0 mL. Esant kietajam AgCl, vienodos laisvųjų Ag⁺ ir Cl⁻ koncentracijos yra √K_sp c°=10.0 μmol L⁻¹. Kiekvienos ištirpusios formos kiekis yra 0.600 μmol.

Kietosios medžiagos kiekis yra 240−0.600=239.4 μmol, todėl 99.75% pradinės chlorido atsargos yra kietojoje fazėje, o ne tiksliai 100%. Masės balansas ir tirpumo ryšys kartu galioja teisingai ekvivalentinei apskaitai.

Ties kitais pasirinktais tūriais, kol lieka kietosios medžiagos, laisvųjų jonų koncentracijų skirtumas seka bendrųjų kiekių skirtumą, o aktyvumų sandauga lieka K_sp. Iki ekvivalentiškumo vyrauja chlorido perteklius; po ekvivalentiškumo – sidabro perteklius. Nubraižyta šaka apribota 12–28 mL, kur šiame modelyje kietosios medžiagos kiekis lieka teigiamas. Jos negalima pratęsti į sritį be kietosios fazės nepatikrinus fazės sąlygos.

Nuostoliai ir sulaikytos pašalinės medžiagos gali iš dalies kompensuotis

Kontroliuojamame originaliame masės uždavinyje tikroji grynos kietosios medžiagos masė duota kaip 200 mg, o priskirtas analitės masės daugiklis yra 0.400. Tarkime, 2 mg tos kietosios medžiagos prarandama, o į išmatuotą medžiagą patenka 5 mg kitų medžiagų ir 3 mg likutinio skysčio. Stebėta masė yra 200−2+5+3=206 mg.

Tikroji analitės masė duotoje pradinėje kietojoje medžiagoje yra 80.0 mg. Aklai pritaikius daugiklį 206 mg gaunama 82.4 mg, t. y. +3.00% paklaida duotos tikrosios vertės atžvilgiu. Priešingi indėliai iš dalies kompensavosi, tačiau neišnyko.

Tikrame mėginyje tikrasis kiekis paprastai nepateikiamas. Nuostoliams ir sulaikytoms medžiagoms įvertinti reikia tinkamų kontrolinių bandymų bei apibūdinimo. Atkuriamas svėrimas pats savaime gali būti suderinamas su sistemine sudėties paklaida.

Vanduo formulėje pakeičia molinės masės perskaičiavimą

Pasirinktame tapatybės uždavinyje duodama stebėta masė 0.17217 g ir tikroji forma CaSO₄·2H₂O su suapvalinta moline mase 172.17 g mol⁻¹. Joje yra 1.000 mmol formulės vienetų. Jei ta pati masė būtų klaidingai laikoma CaSO₄ su priskirta moline mase 136.14 g mol⁻¹, nustatytas kiekis būtų maždaug 1.26465403 mmol.

Kiekio paklaida yra apie +26.4654%. Pasirinktas molinių masių skirtumas yra 36.03 g mol⁻¹, susijęs su dviem vandens molekulėmis vienam formulės vienetui pagal šias suapvalintas įvestis. Suminė formulių apskaita CaSO₄·2H₂O→CaSO₄+2H₂O apskaito atomus.

Ši apskaita nepatvirtina tinkamo terminio pavertimo, džiovinimo temperatūros ar tikro pasverto bandinio fazinės tapatybės. Džiovinimas, hidratacija, skilimas ir galutinės formos apibūdinimas yra konkretaus metodo klausimai, o ne tarpusavyje pakeičiamos žymos.

Rezultate išlaikykite atskyrimo ir fazės ribą

Pateikite numatytą analitę, sveriamą formą, perskaičiavimo daugiklį, atgautą kiekį ir atitinkamą neapibrėžtį ar neišspręstus poveikius. Vien teorinė tirpumo sandauga nepatvirtina selektyvaus analizinio atgavimo, o nominali fazės formulė neįrodo, kad mėginys yra tokios sudėties.

Klasikinė gravimetrija sujungia formulės tapatybę, pusiausvyrą ir medžiagos apskaitą. Tie patys skirtumai naudingi visur, kur analizės rezultatas išvedamas iš atskirtos frakcijos, o ne tiesiogiai iš viso tikslinio objekto.

Išnagrinėti pavyzdžiai

Pabandykite patys

1. Pagal tą patį sutartą gryno BaSO₄ modelį padvigubinkite jo masę iki 0.7000 g. Raskite sulfato masę.

   Rodyti atsakymą ir paaiškinimą

   Maždaug 0.288110030 g.

   Priskirtas gravimetrinis daugiklis nepakinta, todėl nustatyta sulfato masė padvigubėja.

2. Naujame kontroliuojamame mokomajame modelyje tikroji kietosios medžiagos masė yra 100 mg, nuostolis 1 mg, o kitos sulaikytos medžiagos 4 mg. Naudokite daugiklį 0.400. Raskite nustatytą analitės masę ir santykinę paklaidą.

   Rodyti atsakymą ir paaiškinimą

   41.2 mg; +3.00%.

   Išmatuota masė yra 103 mg; palyginkite 41.2 su duota tikrąja analitės mase 40.0 mg.

3. Ar ties pasirinkta AgCl ekvivalentine apskaita abiejų laisvųjų jonų visiškai nėra?

   Rodyti atsakymą ir paaiškinimą

   Ne.

   Prisotintasis modelis duoda po 10.0 μM kiekvieno, o didžioji kiekio dalis lieka kietojoje fazėje.

4. Ar hidrato skilimo apskaita nustato tinkamą tikro bandinio džiovinimo procedūrą?

   Rodyti atsakymą ir paaiškinimą

   Ne.

   Formulių balansas nenurodo terminių sąlygų, pavertimo visiškumo ar galutinės fazės tapatybės.

Ką verta įsidėmėti

• Nustatykite tikrąją sveriamą formą.
• Gravimetrinis daugiklis yra formulės apskaita su prielaidomis.
• Baigtinis tirpumas gali būti suderinamas su ekvivalentiškumu.
• Priešingus masės poveikius reikia apibūdinti.
• Hidrato formulė ir terminė procedūra yra skirtingų rūšių įrodymai.