A kémiai analízis gravimetriai módszerei

Az interneten használt HTML-formátum kompatibilitási problémái miatt előfordulhat, hogy az alábbi képletek némelyike nincs pontosan ábrázolva. Az eredeti feladat megtekintéséhez válassza a felső menü "Munka letöltése" lehetőséget.

A gravimetriás elemzés a meghatározott arányok törvényén alapul, amely megállapítja, hogy bármely tiszta vegyületben az alkotó elemek tömegaránya mindig megegyezik, valamint az összetétel konzisztenciájának törvényén, amely megállapítja, hogy az elemek tömegei, amelyek egy kémiai változás része határozott és változatlan kapcsolatot mutat egymással.
A gravimetriás elemzés abból áll, hogy meghatározzuk a mintában jelenlévő elem, gyök vagy vegyület arányos mennyiségét, kiküszöböljük az összes zavaró anyagot, és a kívánt alkotórészt vagy komponenst meghatározott összetételű vegyületté alakítjuk, amely mérhető.
A számításokat az atom- és a molekulatömeg alapján, a tiszta anyagok összetételének állandóságán és a kémiai reakciók súlyviszonyain (sztöchiometriáján) alapulják.

Oldható klorid, például nátrium-klorid oldható ezüst-sóval kezelve ezüst-klorid-csapadékot kap, amelyet szűrni, mosni, szárítani és lemérni lehet. A bekövetkező kémiai reakció a következő molekuláris egyenlettel ábrázolható:
NaCl + AgNO3 NaNO3 + AgCl (szilárd)
(58.44) (169.87) (84.97) (143.32)
amely azt jelzi, hogy 143,32 tömegrész ezüst-kloridot kapunk 58,44 tömegrész nátrium-kloridból, akkor az adott súlyú ezüst-klorid ugyanolyan arányú nátrium-kloridból származik.

1. példa
Mekkora NaCl-tartalommal kapunk 0,500 g AgCl-t?

g NaCl = 0,500 g AgCl x = 0,2039 g NaCl

A gravimetrikus tényező, az NaCl/AgCl, az alapanyag, a NaCl képlet szerinti tömegének és az AgCl nehéz anyagnak az aránya; ennek a faktornak az alkalmazásával az AgCl bármely adott tömegét az azt létrehozó NaCl tömegévé alakítja. Általánosságban:

g főnév keresett = g főnév. nehéz x

ahol a és b az együttható, amely a végrehajtott reakcióban részt vevő anyagok sztöchiometriájának ábrázolásához szükséges. Az 1. példában a = b = 1.

2. példa
Számítsa ki a BaCl2 tömegét, amely 0,500 g AgCl-t eredményez.
Megoldás: Minden mól BaCl2 2 mol AgCl-t termel:
BaCl2 2AgCl
(208,25) (2 x 143,32)
A gravimetrikus tényező ebben az esetben BaCl2/2AgCl; honnan

g BaCl2 = 0,500 g AgCl x = 0,3633 g BaCl2

2. Gravimetriai tényezők

A gravimetriai tényező (vagy kémiai tényező) meghatározható a kívánt anyag tömegével, amely egyenértékű az adott anyag egységnyi tömegével. A gravimetrikus tényezőket a következő szabályok alapján kapjuk meg:

A gravimetrikus tényezőt mindig az anyag atomtömegével vagy a számláló által keresett képlettömegével, és a lemért anyag tömegét nevezővel ábrázolják.
Noha a mérendő anyag átalakulását reakciósorozat igazolja, a tényező kiszámításában csak ez a két anyag vesz részt; a köztitermékeket nem veszik figyelembe.
Az anyagok atom- vagy képlettömegének a tényező számlálójában és nevezőjében való megjelenésének számának meg kell felelnie a végrehajtott kémiai reakció sztöchiometriájának.

Az alábbiakban bemutatott reakciók sorrendjében:
As2S3 2H3AsO4 2Ag3AsO4 6Ag + 6AgCl
(keresett) (nehéz)
a gravimetrikus tényező As2S3/6AgCl. A számlálónak és a nevezőnek nincs semmi közös vonása, de a tényező képviseli a lejátszódó reakció sztöchiometriáját. A köztes szakaszoktól eltekintünk, és csak a kiindulási és a végső anyagok sztöchiometriai viszonyát vesszük figyelembe.
A gravimetriai tényezők elengedhetetlenek a számításokhoz, különösen akkor, ha egy adott alkotóelem ismételt elemzését végzik. Például a Cl/AgCl = 35,45/143,32 = 0,2473 faktor megegyezik a nehéz klór ezüst-klorid formájú összes meghatározásánál, függetlenül a meghatározott klór eredeti formájától.

3. A százalékok kiszámítása

Mivel a gravimetriai tényező a kívánt elem vagy vegyület tömegét jelenti, ami egyenértékű a nehéz elem vagy vegyület egységnyi tömegével, a kívánt faj súlya kiszámítható a nehéz fajok bármely tömegéből. A mintában jelenlévő anyag százalékos arányát úgy találhatjuk, hogy elosztjuk a minta tömegével és megszorozzuk 100-mal.

3. példa
0,400 g kloridot tartalmazó minta 0,250 g súlyú ezüst-klorid-csapadékot eredményez; számítsa ki a mintában a klór százalékát.
Megoldás: A mintában a klór tömegét így számoljuk

g Cl = g AgCl x Cl/AgCl = 0,250 x = 0,06184 g Cl

Ez a tömeg klór 0,400 g mintában van; a klór százalékos értéke ekkor lesz:

% Cl = x 100 = 15,46% Cl

Általában a következő képlet használható a százalékok kiszámításához:

% a mintában X =

ahol X a kívánt anyag, Y a nehéz anyag, a és b az X és Y együttható, amelyek szükségesek a két anyag közötti helyes sztöchiometriai viszony kifejezéséhez.

4. példa
A szennyezett magnetit (Fe3O4) 0,500 g-os mintáját kémiai reakciók útján Fe2O3-vá alakítják, amelynek tömege 0,4110 g. Mennyi az Fe3O4 százalékos aránya a magnetitben ?