ОБРАЗОВАНИЕ ОСАДКОВ

ГРАВИМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД АНАЛИЗА

МЕТОДЫ КОЛИЧЕСТВЕННОГО АНАЛИЗА

Химические методы количественного анализа базируются на законе постоянства состава, сохранения массы веществ, законе эквивалентов. Химические методы анализа включают гравиметрические и титриметрические методы (кислотно-основное, окислительно-восстанови-тельное, комплексонометрическое, осадительное титрование).

Гравиметрическим (весовым) называют метод количественного анализа, заключающийся в точном измерении массы определяемого компонента пробы, выделенного в виде соединения известного состава. Гравиметрия основана на законе сохранения массы веществ при химических превращениях. Этот метод использует реакции обмена, замещения, разложения и комплексообразования.

В ходе гравиметрического анализа определяемое вещество или отгоняется в виде какого либо летучего соединения (метод отгонки), или осаждается из растворов в виде малорастворимого соединения (метод осаждения). Методом отгонки определяют содержание кристаллизационной воды в кристаллогидратах, используют при анализе веществ, образующих летучие продукты реакции (карбонатов, нитратов). Содержание анализируемого компонента определяют по изменению массы вещества в результате термической обработки или по увеличению массы поглотителя газообразных продуктов реакции.

Более широко применяются методы осаждения. Навеску анализируемого вещества растворяют в воде (иногда для растворения используют растворы кислот или органические растворители). В раствор вводят реагент-осадитель, который берется в небольшом (обычно полуторократном) избытке. Соединение, в виде которого определяемый компонент осаждается из раствора, называется формой осаждения. Например, при осаждении железа (III) формой осаждения является соот-ветствующий гидроксид Fe(OH)₃, при осаждении сульфата — BaSO₄.

В качестве формы осаждения в гравиметрии используют осадки, удовлетворяющие следующим требованиям:

осадок должен быть малорастворим, т. е. осаждение должно быть практически полным;

полученный осадок должен быть чистым и легко фильтрующимся;

необходимо, чтобы осаждаемая форма легко и полностью превращалась в гравиметрическую. На полноту осаждения и свойства осадка большое влияние оказывают концентрация осадителя, температура, концентрация посторонних солей.

Осадок образуется, когда значение ионного произведения какого-либо вещества превысит значение его произведения растворимости. Образование осадка является сложным физико-химическим процессом. Крупнокристаллические осадки получаются более чистыми, чем мелкокристаллические или аморфные, так как имеют менее развитую поверхность и поэтому адсорбируют меньше примесей. Чем крупней частицы осаждаемой формы, тем лучше осадок отделяется и фильтруется. Размер частиц зависит от условий осаждения.

Образование осадка начинается с формирования зародышей (центров) кристаллизации. При дальнейшем прибавлении осадителя более вероятным становится процесс роста кристаллов (агрегации). Зародыши соединяются в более крупные агрегаты, которые под действием сил тяжести выпадают в осадок. Скорости процессов образования и роста кристаллов определяются относительным пересыщением ((Q – S) / S ) ,где Q — молярная концентрация смешиваемых реагентов до начала осаждения; S — молярная растворимость осадка после установления равновесия. Чем ниже растворимость осадка S и чем выше концентрация реагирующих веществ — Q, тем больше образуется зародышей. И наоборот, чем меньше разность Q – S, т.е. чем выше растворимость осадка и ниже концентрация осаждаемого вещества, тем выше скорость роста кристаллов.

Некоторые осадки при получении и настаивании загрязняются за счет процессов адсорбции, окклюзии или послеосаждения. Наиболее радикальным средством борьбы с загрязнением осадка является переосаждение (повторное осаждение). Для этого осадок фильтруют, промывают на фильтре, растворяют в кислоте и снова осаждают. Содержание примесей в полученном таким образом осадке резко снижается.