Розрахунки

4. Помилки в кількісному аналізі.

В основі хімічних методів виявлення й визначення речовин лежать хімічні реакції трьох типів: кислотно-основні, окисно-відновні й комплексутворення. Найбільше значення серед хімічних методів мають гравіметричний і титриметричний. Ці методи є найточнішими: відносна погрішність визначення рідко перевищує 0,1—0,2%. Основна область застосування гравіметрії й титриметрії - визначення великих і середніх кількостей речовин.

Гравіметричний аналіз полягає у виділенні речовини в чистому виді та її зважуванні. Найчастіше таке виділення проводять осадженням. Рідше досліджуваний компонент виділяють у вигляді летучої сполуки (методи відгонки). У ряді випадків гравіметрія — кращий спосіб рішення аналітичного завдання, наприклад, при аналізі зразків зі змістом досліджуваного компонента більше 0,1%, особливо якщо потрібно проаналізувати обмежене число проб. Гравіметрія — це абсолютний (безеталонний) метод.

Недоліком гравіметричних методів є тривалість визначення, а також неселективність — реагенти-осаджувачі за невеликим винятком рідко бувають специфічними. Тому часто необхідні попередні розділення.

В основі гравіметричного методу лежить точний вимір маси продуктів реакції. Основна операція – зважування на аналітичних терезах. Звідси одне з назв методу - ваговий.

Гравіметричне визначення складається з декількох етапів:

1. Осадження сполуки, що містить досліджувану речовину (її називають осаджувана форма).

2. Фільтрування отриманоїсуміші для відділення осаду від надосадочної рідини.

3. Промивання осаду для видалення надосадочної рідини й адсорбованих домішок з його поверхні.

4. Висушування при низькій температурі для видалення води або при високій температурі для перетворення осаду в більше підходящу для зважування форму (гравіметричну форму).

5. Зважування отриманого осаду.

У кількісному аналізі правильний результат багато в чому залежить від того як відібрана проба. Основний принцип відбору проби полягає в тому, що вона повинна бути складена з можливо більшого числа порцій речовини, взятих довільно з різних частин досліджуваної проби.

Найважливішою операцією в гравіметричному аналізі, є зважування. Для аналізу зважують певну масу речовини, яка називається наважкою. Величина наважки залежить від властивостей речовини й методики аналізу.

Залежно від завдання, що стоїть перед аналітиком, використовують терези різних типів. Для наближеного зважування мас до 1кг із точністю 0,1г використовують технічні терези.

Для аналітичних робіт використовують аналітичні терези із граничним навантаженням 100г або 200г і точністю 0,0002 мг. Аналітичні терези є приладом високої точності.

Хімічну речовину не можна зважувати на чашці терез безпосередньо. Для зважування її поміщають у бюкс - стаканчик із притертою кришкою або на годинникове скло.

Основні операції гравіметричного аналізу

Розчинення. Взяту наважку переносять у хімічну склянку й розчиняють, використовуючи як розчинник воду, кислоту або луг. Кількість розчинника й умови розчинення завжди зазначені в методиках аналізу. Щоб прискорити розчинення, вміст склянки підігрівають і перемішують скляною паличкою. При цьому потрібно стежити, щоб жодна краплина розчину не була загублена, тому що це призведе до помилки в аналізі.

Осадження. Осадження – це одна з основних операцій гравіметричного аналізу. Мета – перевести досліджувану частину аналізованої речовини в хімічну сполуку, зручну для визначення ваговим способом.

Вимоги до осаджуваної форми:

1. Осад повинен бути практично нерозчинним. Осадження вважається кількісним, коли залишкова кількість речовини, що осаджується, лежить за межами точності зважування на аналітичних терезах (0,0002г).

2. Осад повинен виділятися у формі, що буде зручна для його відділення від розчину й промивання. Важливо, щоб він був однорідним за дисперсністю.

3. Осад повинен бути чистим, тобто не містити сторонніх домішок.

Наприклад, барій у хлориді барію визначають у формі сульфату барію, що осаджують із водного розчину хлориду барію додаванням сірчаної кислоти.

BaCl₂ + H₂SO₄ = BaSO₄↓ + 2HCl

Осадження ведуть, доливаючи розчин осаджувача в склянку з розчином аналізованої речовини при безперервному перемішуванні скляною паличкою. Повноту осадження визначають після відстоювання осаду й утворення над ним прозорого розчину. Потім перевіряють на повноту осадження, для цього до розчину обережно додають трохи розчину осаджувача - відсутність помутніння вказує на повноту осадження.

Фільтрування. Мета операції - відділення осаду від розчину, з якого він випав (маточного розчину). Для фільтрування використовують беззольні фільтри. Ці фільтри при згорянні утворять так мало золи, що її масою можна зневажити. Залежно від характеру осаду використовують беззольні фільтри різних марок. Їх розрізняють по кольору стрічки на упаковці фільтра. Самі щільні (тобто з найменшим розміром пор) - із синьою стрічкою, фільтри середньої щільності - з білою стрічкою, найменш щільні, швидко фільтруючі - із червоною стрічкою.

Фільтр поміщають у скляну лійку. Потім наповнюють фільтр дистильованою водою й щільно притискають до лійки. Лійку поміщають у кільце, укріплене на штативі. Під лійкою розміщують склянку. Фільтрацію ведуть зливаючи на фільтр по скляній паличці рідину, не збовтуючи осад. Коли майже весь розчин злитий, додають 50-70мл промивної рідини, перемішують осад, дають йому відстоятися й знову змивають у склянку (декантація). Декантацію повторюють 2-3 рази й, нарешті, зливають на фільтр рідину разом з осадом. Склянку споліскують 2-3 рази маленькими порціями промивної рідини й зливають на фільтр. Потім ополіскують скляну паличку, по якій зливали осад. При цьому неприпустима втрата часток осаду - він повинен бути перенесений на фільтр кількісно.

Після цього осад промивають дистильованою водою згідно методики аналізу.

Основне правило фільтрації й промивання: наливати на фільтр нову порцію тільки після того, як повністю відфільтрували попередню.

Далі лійку з осадом підсушують, після чого фільтр із осадом кількісно переносять у попередньо прожарений і зважений порцеляновий тигель.

Прожарювання осаду. Після фільтрації й промивання на фільтрі перебуває чистий осад. Щоб дізнатися його масу фільтр спалюють, а осад підсушують і прожарюють.

Прожарювання ведуть у порцелянових тиглях. Тигель попередньо прожарюють до постійної маси в тих же умовах, у яких буде прожарюватися осад та зважують.

Фільтр із підсушеним осадом обережно відокремлюють від лійки, загинають край фільтра, так щоб осад виявився усередині фільтра, і переносять у тигель. Тигель із осадом поміщають у муфельну піч, відрегульовану на задану температуру, і прожарюють протягом 2 годин. Потім (тигельними щипцями) виймають тигель і ставлять його в ексикатор, що захищає вміст тигля від вологи повітря. В ексикаторі тигель поступово охолоджується до кімнатної температури. Його зважують, потім знову ставлять у муфель, прожарюють ще 20-30 хвилин, охолоджують і зважують. Якщо маса при двох послідовних зважуваннях розрізняється не більше ніж на 0,0002г, прожарювання закінчене. Осад прожарений до постійної маси.

Розрахунки в гравіметричному аналізі

Розрахунок – найважливіша операція в кількісному аналізі. Гравіметричний аналіз починається з розрахунку наважки. Величина наважки відіграє значну роль у виконанні аналізу. Якщо наважка дуже мала, збільшується помилка аналізу, якщо дуже велика - фільтрування, сушіння й прожарювання займуть багато часу. Оскільки в кількісному аналізі звичайно заздалегідь відома сполука й приблизний вміст у ній досліджуваної складової частини, легко розрахувати необхідну величину наважки.

Для гравіметричних аналізів, що виконують методом осадження, далі розраховують об'єм розчинника. Наважку розчиняють у такому об'ємі розчинника, щоб у результаті одержати розчин концентрації 0,5-1%.

Розрахунок кількості осаджувача ведуть, виходячи зі стехіометричного співвідношення реагентів.

Розрахунки результатів аналізу вимагають високого ступеня точності, що визначається точністю зважування на аналітичних терезах.

Дані варіанти розрахунків зводяться до визначення, яку частку (%) від маси взятої наважки становить маса виділеної складової частини. Коли досліджувану складову частину речовини переводять у вагову форму шляхом осадження й прожарювання, розрахунок більш складний. Тут спочатку обчислюють, скільки грамів досліджуваної складової частини знаходиться в отриманій кількості вагової форми, а потім який це становить відсоток від маси взятої наважки.

Помилки в кількісному аналізі

Всі помилки діляться на три види: грубі, систематичні й випадкові.

Грубі є результатом недбалої роботи та помилкових підрахунків.

Систематичні - пов'язані з недостатньою точністю терезів, неточною масою наважки, неправильно відкаліброваним посудом, забрудненими реактивами.

Випадкові виникають при будь-якому вимірі, як би ретельно його не проводили. Вони залежать від перешкод, недосконалості приладу, часто пов'язані із зовнішніми факторами (вібрації будинку, забруднення повітря). Випадкові помилки не можна усунути, їх можна зменшити шляхом паралельних аналізів.

Дата добавления: 2014-01-07