第5章重量分析法.ppt
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1、第5章重量分析法和沉淀滴定法5.1 5.1 重量分析法概述重量分析法概述5.1.1 5.1.1 重量分析法的分类和特点重量分析法的分类和特点2022/12/181一一.重量分析法重量分析法 用用适适当当方方法法先先将将试试样样中中的的待待测测组组分分与与其其他他组组分分分分离离,然然后后用用称称量量的的方方法法测测定定该该组组分分的的含含量量。根根据据被被测测组组分分与与其其他他组组分分分分离离方方法的不同,可分为:法的不同,可分为:(1)沉淀法)沉淀法 使待测组分生成难溶化合物沉淀,测定沉淀的质量。使待测组分生成难溶化合物沉淀,测定沉淀的质量。例:试液中例:试液中SO42-含量测定。含量测定
2、。SO42-过量BaCl2BaSO4过滤洗涤干燥称量(2)气化法)气化法BaCl22H2OBaCl2称减量H2O+吸湿剂称增量2022/12/182 (3(3)电解法)电解法利用电解的方法使待测金属离子在电极上还原析出,然利用电解的方法使待测金属离子在电极上还原析出,然后称重,电极增加的质量即为金属质量。后称重,电极增加的质量即为金属质量。三、特点三、特点:准确度高,费时,繁琐,不适合微量组分(1)全部数据都是由分析天平称量得来,不需要与)全部数据都是由分析天平称量得来,不需要与标准试样或基准物质进行比较;标准试样或基准物质进行比较;(2)高含量组分的测定比较准确,相对误差)高含量组分的测定比
3、较准确,相对误差Ksp,离离子相互碰撞聚集成微小的晶核。子相互碰撞聚集成微小的晶核。晶核长大过程:晶核长大过程:构晶离子向晶核表面扩散,并沉积构晶离子向晶核表面扩散,并沉积在晶核上,晶核就逐渐长大成沉淀微粒。在晶核上,晶核就逐渐长大成沉淀微粒。聚集速度:聚集速度:晶核晶核聚集成沉淀微粒的速度。聚集成沉淀微粒的速度。定向速度:定向速度:构晶离子在晶格中定向排列的速度。构晶离子在晶格中定向排列的速度。非晶形沉淀:非晶形沉淀:聚集速度聚集速度定向速度。定向速度。晶形沉淀:晶形沉淀:定向速度定向速度聚集速度聚集速度。2022/12/1846 沉淀的形成,一般要沉淀的形成,一般要经过经过晶核形成晶核形成
4、和和晶核长大晶核长大两个过程两个过程将沉淀剂加将沉淀剂加入试液中,当形成沉淀离入试液中,当形成沉淀离子浓度的乘积超过溶度积子浓度的乘积超过溶度积时,离子通过相互碰撞聚时,离子通过相互碰撞聚集成微小的晶核,溶液中集成微小的晶核,溶液中的构晶离子向晶核表面扩的构晶离子向晶核表面扩散,并沉积在晶核上散,并沉积在晶核上 ,晶核就逐渐长大成沉淀微晶核就逐渐长大成沉淀微粒。粒。沉淀的形成沉淀的形成2022/12/18沉淀的形成过程沉淀的形成过程构晶构晶离子离子成核作用成核作用晶核晶核长大长大沉淀沉淀微粒微粒长大长大聚集聚集定向排列定向排列非晶形非晶形晶形晶形聚集速率:聚集速率:由离由离子形成晶核,再子形成
5、晶核,再进一步聚集成沉进一步聚集成沉淀微粒的速率淀微粒的速率定向速率:定向速率:在聚集在聚集的同时,构晶离子的同时,构晶离子在一定晶格中定向在一定晶格中定向排列的速率排列的速率若若聚集速率大聚集速率大,定向速率小,离子很快地聚集生成沉淀微粒,定向速率小,离子很快地聚集生成沉淀微粒,而来不及进行晶格排列,则得到而来不及进行晶格排列,则得到非晶形沉淀非晶形沉淀。反之,。反之,定向速定向速率大率大,聚集速率小,则离子缓慢聚集成沉淀,有足够时间进,聚集速率小,则离子缓慢聚集成沉淀,有足够时间进行晶格排列,则得到行晶格排列,则得到晶形沉淀晶形沉淀2022/12/1848晶核的形成晶核的形成 均相成核均相
6、成核(自发成核):过饱和溶液中,构晶离子通过(自发成核):过饱和溶液中,构晶离子通过相互静电作用缔合而自发地形成成晶核相互静电作用缔合而自发地形成成晶核异相成核异相成核:构晶离子借助溶液中固体微粒形成晶核(在构晶离子借助溶液中固体微粒形成晶核(在沉淀过程中这些微粒起着晶种的作用,诱导沉淀的形成)沉淀过程中这些微粒起着晶种的作用,诱导沉淀的形成)2022/12/1849晶核的生长晶核的生长 影响沉淀颗粒大小和形态的因素:影响沉淀颗粒大小和形态的因素:聚聚集集速速度度:构构晶晶离离子子聚聚集集成成晶晶核核后后进进一一步步堆堆积积成沉淀微粒的速度成沉淀微粒的速度 与溶液的相对过饱和度有关与溶液的相对
7、过饱和度有关定定向向速速度度:构构晶晶离离子子以以一一定定顺顺序序排排列列于于晶晶格格内内的的速速度度 与与物物质质的的性性质质有有关关,极极性性强强,定定向向速速度度快快注注:沉沉淀淀颗颗粒粒大大小小和和形形态态决决定定于于聚聚集集速速度度和和定定向向速度比率大小速度比率大小 聚集速度聚集速度 定向排列速度定向排列速度 晶形沉淀晶形沉淀 聚集速度聚集速度 定向排列速度定向排列速度 无定形沉淀无定形沉淀2022/12/1850SO42-SO42-SO42-SO42-SO42-SO42-SO42-SO42-Ba2+Ba2+Ba2+Ba2+Ba2+Ba2+Ba2+SO42-Ba2+SO42-SO4
8、2-SO42-SO42-SO42-SO42-Ba2+Ba2+Ba2+Ba2+Ba2+Ba2+Ba2+SO42-SO42-SO42-SO42-SO42-SO42-SO42-SO42-Ba2+Ba2+Ba2+Ba2+Ba2+Ba2+Ba2+晶形沉淀过程晶形沉淀过程示意示意2022/12/18Ba2+SO42-SO42-Ba2+SO42-Ba2+Ba2+SO42-SO42-SO42-Ba2+Ba2+SO42-SO42-Ba2+Ba2+SO42-Ba2+SO42-SO42-SO42-SO42-Ba2+Ba2+SO42-SO42-Ba2+Ba2+Ba2+Ba2+Ba2+SO42-SO42-SO42-SO
9、42-SO42-SO42-SO42-SO42-Ba2+Ba2+Ba2+Ba2+Ba2+Ba2+2022/12/18SO42-SO42-Ba2+SO42-Ba2+Ba2+SO42-SO42-SO42-Ba2+Ba2+SO42-SO42-Ba2+Ba2+SO42-Ba2+SO42-SO42-SO42-SO42-Ba2+Ba2+SO42-SO42-Ba2+Ba2+Ba2+Ba2+Ba2+SO42-SO42-SO42-SO42-SO42-SO42-SO42-SO42-Ba2+Ba2+Ba2+Ba2+Ba2+Ba2+Ba2+2022/12/18SO42-SO42-Ba2+SO42-Ba2+Ba2+SO4
10、2-SO42-SO42-SO42-SO42-Ba2+Ba2+Ba2+Ba2+SO42-Ba2+SO42-SO42-SO42-SO42-SO42-SO42-Ba2+Ba2+Ba2+Ba2+Ba2+Ba2+Ba2+SO42-SO42-SO42-SO42-SO42-SO42-SO42-SO42-Ba2+Ba2+Ba2+Ba2+Ba2+Ba2+Ba2+2022/12/18SO42-SO42-Ba2+Ba2+SO42-SO42-SO42-SO42-SO42-Ba2+Ba2+Ba2+Ba2+Ba2+SO42-SO42-SO42-SO42-SO42-Ba2+Ba2+Ba2+Ba2+Ba2+Ba2+Ba2+S
11、O42-SO42-SO42-SO42-SO42-SO42-SO42-Ba2+Ba2+Ba2+Ba2+Ba2+Ba2+Ba2+SO42-SO42-Ba2+SO42-SO42-2022/12/18SO42-SO42-SO42-SO42-SO42-SO42-SO42-SO42-Ba2+Ba2+Ba2+Ba2+Ba2+Ba2+Ba2+SO42-Ba2+SO42-SO42-SO42-SO42-SO42-SO42-Ba2+Ba2+Ba2+Ba2+Ba2+Ba2+Ba2+SO42-SO42-SO42-SO42-SO42-SO42-SO42-SO42-Ba2+Ba2+Ba2+Ba2+Ba2+Ba2+Ba2+2
12、022/12/18非晶形形沉淀形成示意2022/12/185.4影响沉淀纯度的主要因素因素5.4.1 5.4.1 共沉淀现象共沉淀现象5.4.2 5.4.2 后沉淀后沉淀5.4.3 5.4.3 减少沉淀玷污的方法减少沉淀玷污的方法2022/12/18589.4.1共沉淀现象定义定义:当一种沉淀从溶液中析出时,溶液中某些:当一种沉淀从溶液中析出时,溶液中某些:当一种沉淀从溶液中析出时,溶液中某些:当一种沉淀从溶液中析出时,溶液中某些本来是可溶的其他组分,被沉淀带下来而混杂在本来是可溶的其他组分,被沉淀带下来而混杂在本来是可溶的其他组分,被沉淀带下来而混杂在本来是可溶的其他组分,被沉淀带下来而混杂
13、在沉淀之中的现象。沉淀之中的现象。沉淀之中的现象。沉淀之中的现象。BaSO4沉淀中常含有沉淀中常含有Fe2(SO4)3 重量分析中最重要的误差来源之一。重量分析中最重要的误差来源之一。产生共沉淀的产生共沉淀的原因原因是是表面吸附表面吸附,形成,形成混晶混晶,吸留和包藏吸留和包藏等,其中等,其中主要的是表面吸附主要的是表面吸附2022/12/18591.表面吸附引起的共沉淀表面吸附引起的共沉淀 吸附共沉淀吸附共沉淀:沉淀表面吸附引起杂质共沉淀。沉淀表面吸附引起杂质共沉淀。在沉淀中,构晶离子按一定规律排列,在晶体内部处于静在沉淀中,构晶离子按一定规律排列,在晶体内部处于静电平衡状态,但是在晶体表面
14、电平衡状态,但是在晶体表面离子电荷的作用力未完全平离子电荷的作用力未完全平衡衡,具有吸引带相反电荷离子的能力。首先吸附构成第一,具有吸引带相反电荷离子的能力。首先吸附构成第一吸附层,然后再通过静电引力,进一步吸引溶液中的抗衡吸附层,然后再通过静电引力,进一步吸引溶液中的抗衡离子,组成扩散层(第二吸附层)。离子,组成扩散层(第二吸附层)。分类:分类:分类:分类:2022/12/1860BaSO4晶体表面吸附示意图 沉淀表面形成双电层沉淀表面形成双电层双电层能随沉淀一起沉降)双电层能随沉淀一起沉降)吸附层吸附层吸附剩余构晶离子吸附剩余构晶离子SO42-扩散层扩散层吸附阳离子或抗衡离子吸附阳离子或抗
15、衡离子Fe3+2022/12/1861吸附规则吸附规则 表面吸附是有选择性的,选择吸附的规律表面吸附是有选择性的,选择吸附的规律是:是:第第一一吸吸附附层层:先先吸吸附附过过量量的的构构晶晶离离子子,例例如如AgClAgCl沉沉淀淀容容易易吸吸附附ClCl-和和AgAg+。再再吸吸附附与与构构晶晶离离子子大大小小接接近近、电电荷荷相相同同的的离离子子,浓浓度度较较高高的的离离子子被被优优先先吸吸附附,例例如如BaSOBaSO4 4沉沉淀淀比比较较容易吸附容易吸附PbPb2+2+第第二二吸吸附附层层:优优先先吸吸附附与与构构晶晶离离子子形形成成的的盐盐溶溶解解度度小小的的离离子子,离离子子价价数
16、数高高、浓浓度度大大的的离离子子,优优先先被被吸吸附附。例例如如:BaSOBaSO4 4沉沉淀淀,当当SOSO4 42-2-过过量量时时,若若溶溶液液中中存存在在有有CaCa2+2+、HgHg2+2+,则则CaCa2+2+优优先先被被吸吸附附,因因为为S SCaSO4CaSO4 S SHgSO4HgSO4 ;如如果果BaBa2+2+过过量量,溶溶液液中中有有ClCl-、NONO3 3-存存在在,则则优优先先吸吸附附NONO3 3-,因因为为S SBaCl2BaCl2 S SBa(NO3)2Ba(NO3)2 。2022/12/1862表面吸附表面吸附表面吸附表面吸附表面吸附作用力表面吸附作用力表
17、面吸附作用力表面吸附作用力静电力静电力例例Ba2+SO42-沉淀沉淀用用SO42-SO42-SO42-SO42-SO42-SO42-SO42-SO42-Ba2+Ba2+Ba2+Ba2+Ba2+Ba2+Ba2+Ca2+Ca2+NO3-Cl-Cl-Cl-K+Na+SO42-SO42-吸附层吸附层扩散层扩散层扩散层扩散层吸附层:构晶离子吸附层:构晶离子扩散层:抗衡离子扩散层:抗衡离子吸吸吸吸附附附附原原原原则则则则溶解度小溶解度小溶解度小溶解度小电价高电价高电价高电价高浓度大浓度大浓度大浓度大溶解度溶解度(mol/L):25CNa2SO4 1.4K2SO4 0.64CaSO4 3.610-4BaSO
18、4 10-5Ca(NO3)2 3.2CaCl2 9.4Ca2+NO3-Cl-K+Na+表面吸附2022/12/1863沉淀表面吸附杂质量的多少还与下列因素有关:沉淀表面吸附杂质量的多少还与下列因素有关:第一,第一,与沉淀的总表面积有关。同量的沉淀,颗粒越与沉淀的总表面积有关。同量的沉淀,颗粒越小,比表面积越大,与溶液的接触面也越大小,比表面积越大,与溶液的接触面也越大,吸附的杂质吸附的杂质量越大。因此,晶形沉淀比无定型沉淀吸附的杂质量少。量越大。因此,晶形沉淀比无定型沉淀吸附的杂质量少。第二,第二,离子的价态越高,浓度越大,越容易被吸附。离子的价态越高,浓度越大,越容易被吸附。抗衡离子是不太牢
19、固地被吸附在沉淀的表面上,故常可抗衡离子是不太牢固地被吸附在沉淀的表面上,故常可被溶液中的其他离子所置换,所以可采用洗涤的方法将被溶液中的其他离子所置换,所以可采用洗涤的方法将沉淀表面上的抗衡离子部分除去。沉淀表面上的抗衡离子部分除去。第三,第三,与溶液的温度有关。因为吸附过程是放热过程,与溶液的温度有关。因为吸附过程是放热过程,因此,温度升高,吸附杂质量减少。因此,温度升高,吸附杂质量减少。2022/12/1864减小吸附共沉淀的方法减小吸附共沉淀的方法 制备大颗粒沉淀或晶形沉淀制备大颗粒沉淀或晶形沉淀;降低总表面积降低总表面积 适当提高溶液温度适当提高溶液温度 洗涤沉淀洗涤沉淀;减小表面吸
20、附的杂质量减小表面吸附的杂质量2022/12/18652.形成混晶或固溶体引起的共沉淀形成混晶或固溶体引起的共沉淀 存在与构晶离子晶体构型相同、离子半径相近、电子层结构相存在与构晶离子晶体构型相同、离子半径相近、电子层结构相同的杂质离子,沉淀时进入晶格中形成混晶。混晶是固溶体的一种。同的杂质离子,沉淀时进入晶格中形成混晶。混晶是固溶体的一种。杂质与沉淀具有杂质与沉淀具有相同的晶格相同的晶格,或杂质离子与构晶离子具有,或杂质离子与构晶离子具有相同的电荷相同的电荷和和相近的离子半径相近的离子半径,杂质将进入晶格排列中形成混晶。,杂质将进入晶格排列中形成混晶。在有些混晶中,杂质离子或原子并不位于正常
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- 重量 分析
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