8.3: Гравіметрія випаровування

Другий підхід до гравіметрії полягає в термічному або хімічному розкладанні зразка і вимірі отриманого зміни його маси. Як варіант, ми можемо захопити і зважити летючий продукт розкладання. Оскільки вивільнення летючих видів є важливою частиною цих методів, ми класифікуємо їх колективно як гравіметричні методи аналізу випаровування.

Теорія і практика

Незалежно від того, чи є аналіз прямим чи непрямим, гравіметрія випаровування зазвичай вимагає, щоб ми знали продукти реакції розкладання. Це рідко є проблемою для органічних сполук, які зазвичай розкладаються з утворенням простих газів, таких як CO _{2, H 2} O та N ₂. Однак для неорганічної сполуки продукти часто залежать від температури розкладання.

Термогравіметрія

Одним із методів визначення продуктів термічного розкладання є моніторинг маси зразка в залежності від температури, процес, званий термогравіметрією. Рисунок Template:index показує типову термограму, в якій кожна зміна маси - кожна «крок» в термограмі - являє собою втрату летючого продукту. Як показано на наступному прикладі, ми можемо використовувати термограму для ідентифікації реакцій розкладання сполуки.

Рисунок Template:index. Термограма для CaC ₂ O ₄ •H ₂ O отримується при нагріванні проби від кімнатної температури до 1000 ^о С зі швидкістю 20 ^о С/хв. Кожна зміна маси виникає в результаті втрати летючого продукту. Початкова маса зразка і його маса після кожної втрати відображаються пунктирними лініями. Див. розділ Приклад Template:index} для отримання інформації про інтерпретацію цієї термограми.

Приклад Template:index

Термограма на малюнку Template:index показує масу зразка моногідрату оксалату кальцію, CaC _{2 O 4 •H 2} O, як функція температури. Вихідний зразок 17,61 мг нагрівали від кімнатної температури до 1000 ^о С зі швидкістю 20 ^о С в хвилину. Для кожного етапу термограми визначте продукт випаровування та твердий залишок, який залишається.

Рішення

Від 100—250 ^о С проба втрачає 17,61 мг — 15,44 мг, або 2,17 мг, що

$$\frac{2.17 \ \mathrm{mg}}{17.61 \ \mathrm{mg}} \times 100=12.3 \% \nonumber$$

вихідної маси зразка. У перерахунку на CaC _{2 O 4 •H 2} O це відповідає зменшенню молярної маси

$$0.123 \times 146.11 \ \mathrm{g} / \mathrm{mol}=18.0 \ \mathrm{g} / \mathrm{mol} \nonumber$$

Молярна маса продукту і температурний діапазон для розкладання припускають, що це втрата Н ₂ О (г), залишаючи залишок СаС ₂ O ₄.

Втрата 3,38 мг від 350—550 ^o С - це зменшення вихідної маси зразка на 19,2%, або зменшення молярної маси

$$0.192 \times 146.11 \ \mathrm{g} / \mathrm{mol}=28.1 \ \mathrm{g} / \mathrm{mol} \nonumber$$

що узгоджується з втратою СО (г) і залишком СаСО ₃.

Нарешті, втрата 5,30 мг від 600-800 ^o С - це зменшення початкової маси зразка на 30,1% або зменшення молярної маси

$$0.301 \times 146.11 \ \mathrm{g} / \mathrm{mol}=44.0 \ \mathrm{g} / \mathrm{mol} \nonumber$$

Ця втрата в молярній масі узгоджується з виділенням СО ₂ (г), залишаючи остаточний залишок СаО. Три реакції розкладання

$$\begin{array}{c}{\mathrm{CaC}_{2} \mathrm{O}_{4} \cdot \mathrm{H}_{2} \mathrm{O}(s) \rightarrow \ \mathrm{CaC}_{2} \mathrm{O}_{4}(s)+2 \mathrm{H}_{2} \mathrm{O}(l)} \\ {\mathrm{CaC}_{2} \mathrm{O}_{4}(s) \rightarrow \ \mathrm{CaCO}_{3}(s)+\mathrm{CO}(g)} \\ {\mathrm{CaCO}_{3}(s) \rightarrow \ \mathrm{CaO}(s)+\mathrm{CO}_{2}(g)}\end{array} \nonumber$$

Визначення продуктів термічного розкладання дає інформацію, яку ми можемо використовувати для розробки аналітичної процедури. Наприклад, термограма на малюнку Template:index показує, що ми повинні нагріти осад CaC ₂ O ₄ • H ₂ O до температури від 250 до 400 ^o C, якщо ми хочемо ізолювати і зважувати CaC ₂ O ₄. Як варіант, нагрівання зразка до 1000 ^о С дозволяє ізолювати і зважувати СаО.

Вправа Template:index

За тих же умов, що і на рис. Template:index, термограма для зразка MgC ₂ O ₄ •H ₂ O показує два етапи: втрата 3.06 мг від 100—250 ^o С і втрата 12,24 мг від 350—550 ^o С. Для кожного етапу ідентифікують випаровування продукту і твердого залишку, який залишається. Використовуючи результати цієї вправи та результати з Прикладу Template:index, поясніть, як можна використовувати термогравіметрію для аналізу суміші, яка містить CaC ₂ O ₄ •H ₂ O та MgC ₂ O ₄ •H ₂ O. Ви можете припустити, що інші компоненти в зразку інертні і термічно стабільні нижче 1000 ^o С.

Відповідь

Від 100—250 ^o С зразок втрачає 13,8% своєї маси, або втрата

$$0.138 \times 130.34 \ \mathrm{g} / \mathrm{mol}=18.0 \ \mathrm{g} / \mathrm{mol} \nonumber$$

що узгоджується з втратою Н ₂ О (г) і залишком MgC ₂ O ₄.

Від 350—550 ^o С зразок втрачає 55,23% від початкової маси, або втрата

$$0.5523 \times 130.34 \ \mathrm{g} / \mathrm{mol}=71.99 \ \mathrm{g} / \mathrm{mol} \nonumber$$

Така втрата ваги узгоджується з одночасною втратою СО (г) і СО ₂ (г), залишаючи залишок MgO.

Ми можемо проаналізувати суміш шляхом нагрівання частини зразка до 300 ^о С, 600 ^о С і 1000 ^о С, записуючи масу при кожній температурі. Втрата маси між 600 ^o С і 1000 ^о С$\Delta m_2$, обумовлена втратою СО ₂ (г) від розкладання СаСО ₃ до СаО, і пропорційна масі СаС ₂ О ₄ •Н ₂ О в зразку.

$$\mathrm{g} \ \mathrm{CaC}_{2} \mathrm{O}_{4} \cdot \mathrm{H}_{2} \mathrm{O}=\Delta m_{2} \times \frac{1 \ \mathrm{mol} \ \mathrm{CO}_{2}}{44.01 \ \mathrm{g} \ \mathrm{CO}_{2}} \times \frac{146.11 \ \mathrm{g} \ \mathrm{CaC}_{2} \mathrm{O}_{4} \cdot \mathrm{H}_{2} \mathrm{O}}{\mathrm{mol} \ \mathrm{CO}_{2}} \nonumber$$

Зміна маси між 300 ^о С і 600 ^о С$\Delta m_1$, обумовлено втратою СО (г) від СаС ₂ О ₄ •Н ₂ О і втратою СО (г) і СО ₂ (г) від MgC ₂ O ₄ •H _{Оскільки ми вже знаємо кількість CaC 2 O 4 •H 2 O у вибірці, ми можемо обчислити його внесок$\Delta m_1$.}

$$\left(\Delta m_{1}\right)_{\mathrm{Ca}}=\mathrm{g} \ \mathrm{CaC}_{2} \mathrm{O}_{4} \cdot \mathrm{H}_{2} \mathrm{O}=\Delta m_{2} \times \frac{1 \ \mathrm{mol} \ \mathrm{CO}}{146.11 \ \mathrm{g} \ \mathrm{CaC}_{2} \mathrm{O}_{4} \cdot \mathrm{H}_{2} \mathrm{O}} \times \frac{28.01 \ \mathrm{g} \ \mathrm{CO}}{\mathrm{mol} \ \mathrm{CO}} \nonumber$$

Зміна маси між 300 ^о С і 600 ^о С внаслідок розкладання MgC ₂ O ₄ •H ₂ O

$$\left(m_{1}\right)_{\mathrm{Mg}}=\Delta m_{1}-\left(\Delta m_{1}\right)_{\mathrm{Ca}} \nonumber$$

забезпечує масу MgC ₂ O ₄ •H ₂ O в зразку.

$$\mathrm{g} \ \mathrm{MgC}_{2} \mathrm{O}_{4} \cdot \mathrm{H}_{2} \mathrm{O}=\left(\Delta m_{1}\right)_{\mathrm{Mg}} \times \frac{1 \ \mathrm{mol}\left(\mathrm{CO} \ + \ \mathrm{CO}_{2}\right)}{130.35 \ \mathrm{g} \ \mathrm{MgC}_{2} \mathrm{O}_{4} \cdot \mathrm{H}_{2} \mathrm{O}} \times \frac{78.02 \ \mathrm{g} \ \left(\mathrm{CO} \ + \ \mathrm{CO}_{2}\right)}{\mathrm{mol}\ \left(\mathrm{CO} \ + \ \mathrm{CO}_{2}\right)} \nonumber$$

Обладнання

Залежно від методу аналізу обладнання для випаровування гравіметрії може бути простим або складним. У найпростішій експериментальній конструкції ми поміщаємо зразок в тигель і розкладаємо його при фіксованій температурі за допомогою пальника Бунзена, пальника Мекера, лабораторної печі або муфельної печі. Масу зразка і масу залишку вимірюють за допомогою аналітичних ваг.

Уловлювання і зважування летких продуктів термічного розкладання вимагає спеціалізованого обладнання. Зразок поміщають в закриту ємність і нагрівають. У міру розкладання потік інертного продувочного газу змітає летючі продукти через одну або кілька селективних абсорбуючих пасток.

При термогравіметричному аналізі зразок поміщають на невелику каструлю балансу, прикріплену до одного плеча електромагнітного балансу (рис. Template:index). Зразок опускають в електропіч і температуру печі підвищують з фіксованою швидкістю в кілька градусів на хвилину при постійному контролі ваги зразка. Прилад зазвичай включає газову лінію для продувки летких продуктів розкладання з печі, і теплообмінник для розсіювання тепла, що виділяється топкою.

Рисунок Template:index. (a) Прилади для проведення термогравіметричного аналізу. Баланс сидить на верхній частині інструменту з підвішеним нижче зразком. Газопровід подає інертний газ, який змітає летючі продукти розкладання з печі. Теплообмінник розсіює тепло від печі до резервуара з водою. (б) Крупним планом показано каструлю балансу, яка сидить на рухомій платформі, термопару для контролю температури, гак для опускання піддону для зразка в піч і отвір для печі. Після розміщення невеликої частини зразка на піддон для балансу платформа обертається над топкою і передає піддон балансу на гак, який підвішений до ваг. Після того, як каструля балансу встановлена, платформа повертається назад у вихідне положення. Потім піддон балансу і термопара опускаються в топку.

Представницький метод 8.3.1: Визначення Si в рудах і сплавах

Найкращий спосіб оцінити теоретичні та практичні деталі, розглянуті в цьому розділі, - це уважно вивчити типовий гравіметричний метод випаровування. Хоча кожен метод унікальний, визначення Si в рудах і сплавах шляхом формування летючих SiF ₄ дає повчальний приклад типової процедури. Опис тут базується на процедурі Янга, Р.С. Хімічний аналіз у видобувній металургії, Гріффен: Лондон, 1971, с. 302—304.

Опис методу

Кремній визначають шляхом розчинення зразка в кислоті і зневоднення до осаду SiO ₂. Оскільки також утворюються різноманітні інші нерозчинні оксиди, маса осаду не є прямою мірою кількості кремнію у зразку. Обробка твердого залишку ВЧ утворює летючі SiF ₄. Зниження маси після втрати SiF ₄ забезпечує непряму міру кількості кремнію в вихідному зразку.

Порядок дій

Перенесіть зразок від 0,5 г до 5,0 г в платиновий тигель разом із надлишком Na ₂ CO ₃ і нагрійте до утворення розплаву. Після охолодження розчинити залишок в розведеному HCl. Випарюють розчин до сухості на паровій бані і нагрівають залишок, який містить SiO ₂ і інші тверді речовини, протягом однієї години при 110 ^o С. Змочіть залишок HCl і повторіть зневоднення. Видаліть будь-які кислоторозчинні матеріали із залишку, додавши 50 мл води та 5 мл концентрованого HCl. Доведіть розчин до кипіння і фільтруйте через #40 фільтрувального паперу (примітка: #40 фільтрувальний папір середньої швидкості, зольний фільтрувальний папір для фільтрації кристалічних твердих речовин). Змийте залишки гарячою 2% v/v HCl з подальшою гарячою водою. Випаровуйте фільтрат до сухості двічі і, дотримуючись тієї ж процедури, обробіть, щоб видалити будь-які кислоторозчинні матеріали. Об'єднати два опади і висушити і запалити до постійної маси при 1200 ^o С. після охолодження додають 2 краплі 50% в/в H _{2 SO 4} і 10 мл HF. Видаліть летючі SiF ₄ шляхом випаровування до сухості на гарячій плиті. Нарешті, доведіть залишок до постійної ваги, запалюючи при 1200 ^о С.

Питання

1. Відповідно до процедури зразок повинен важити від 0,5 г до 5,0 м Як ви повинні визначитися з кількістю зразка для використання?

У цій процедурі критичним вимірюванням є зменшення маси після випаровування SiF ₄. Реакція, що відповідає за втрату маси, є

$$\mathrm{SiO}_{2}(s)+4 \mathrm{HF}(a q) \rightarrow \mathrm{SiF}_{4}(g)+2 \mathrm{H}_{2} \mathrm{O}(l ) \nonumber$$

Вода і надлишки ВЧ видаляються при остаточному розпалі, і не сприяють зміні маси. Отже, втрати в масі еквівалентні масі SiO ₂, присутній після стадії зневоднення. Кожні 0,1 г Si у вихідному зразку призводить до втрати 0,21 г SiO ₂. Скільки зразка ми використовуємо, залежить від того, що є прийнятною невизначеністю, коли ми вимірюємо його масу. Наприклад, 0,5-г проби, що становить 50% Вт/Вт в Si, втратить 0,53 г Якщо ми використовуємо баланс, який вимірює масу до найближчого ± 0,1 мг, то відносна невизначеність маси становить приблизно ± 0,02%; це розумний рівень невизначеності для гравіметричного аналізу. Зразок 0.5-г, який становить лише 5% w/w Si, відчуває втрату ваги лише 0,053 г і має відносну невизначеність ± 0,2%. В цьому випадку потрібна більша проба.

2. Чому кислоторозчинні матеріали видаляються перед тим, як обробити зневоднений залишок HF?

Будь-які кислоторозчинні матеріали у зразку реагуватимуть з HF або H ₂ SO ₄. Якщо продукти цих реакцій летючі, або якщо вони розкладаються при 1200 ^о С, то зміна маси не обумовлено виключно випаровуванням SiF ₄. В результаті ми переоцінимо кількість Si в нашій вибірці.

3. Чому H ₂ SO ₄ додається разом з ВЧ?

Багато зразків, що містять кремній, також містять алюміній та залізо, які утворюють Al ₂ O ₃ та Fe ₂ O ₃, коли ми зневоднюємо зразок. Ці оксиди є потенційними перешкодами, оскільки вони також утворюють летючі фториди. Однак у присутності H ₂ SO ₄ алюміній і залізо переважно утворюють нелеткі сульфати, які в кінцевому підсумку розкладаються назад до відповідних оксидів, коли ми нагріваємо залишок до 1200 ^o С. В результаті зміна ваги після обробки HF і H ₂ SO. ₄ обумовлено тільки втратою SiF ₄.

Кількісні програми

На відміну від осаджувальної гравіметрії, яка рідко використовується як стандартний метод аналізу, гравіметричні методи випаровування продовжують відігравати важливу роль в хімічному аналізі. Кілька важливих прикладів розглянуті нижче.

неорганічний аналіз

Визначення неорганічної зольності органічного матеріалу, такого як полімер, є прикладом прямого випаровування гравіметричного аналізу. Після зважування зразка його поміщають у відповідний тигель і органічний матеріал обережно видаляють шляхом згоряння, залишаючи після себе неорганічну золу. Тигель, який містить залишок, нагрівають до постійної ваги за допомогою пальника або печі до визначення маси неорганічної золи.

Іншим прикладом випаровування гравіметрії є визначення розчинених твердих речовин у природних водах і стічних водах. У цьому способі пробу води переносять на зважувальний посуд і сушать до постійної ваги або при 103-105 ^{o С, або при 180 o} С. Зразки, висушені при більш низькій температурі, зберігають деяку кількість закупореної води і втрачають деяку кількість карбонату як СО ₂; втрата органічного матеріалу, однак, становить мінімальна при такій температурі. При більш високій температурі залишок звільняється від закупореної води, але втрати карбонату більше. Крім того, частина хлориду, нітрату та органічного матеріалу втрачається в результаті термічного розкладання. У будь-якому випадку залишок, який залишається після сушіння до постійної ваги при 500 ^о С, - це кількість нерухомих твердих речовин в зразку, а втрата в масі забезпечує непряму міру летючих твердих речовин зразка.

Непрямий аналіз на основі ваги залишку, який залишається після випаровування, використовується для визначення вологості в різних продуктах і для визначення кремнезему у водах, стічних водах і гірських породах. Вологість визначається шляхом сушіння попередньо зваженого зразка інфрачервоною лампою або низькотемпературної печі. Різниця між початковою вагою і вагою після висихання дорівнює масі втраченої води.

Органічний аналіз

Найбільш важливим застосуванням гравіметрії випаровування є елементний аналіз органічних матеріалів. Під час горіння з чистим O ₂ багато елементів, таких як вуглець і водень, виділяються у вигляді газоподібних продуктів горіння, таких як СО ₂ (g) і H ₂ O (g). Пропуск продуктів згоряння через попередньо зважені трубки, що містять селективні абсорбенти, і вимірювання збільшення маси кожної трубки забезпечує прямий аналіз маси вуглецю і водню в зразку.

Замість вимірювання маси сучасні прилади для завершення елементного аналізу використовують газову хроматографію (глава 12) або інфрачервону спектроскопію (глава 10) для контролю газоподібних продуктів розкладання.

Лужні метали і землі в органічних матеріалах визначають шляхом додавання H _{2 SO 4} до зразка перед згорянням. Після завершення горіння метал залишається позаду як твердий залишок металевого купоросу. Срібло, золото та платина визначаються шляхом спалювання органічного зразка, залишаючи металевий залишок Ag, Au або Pt. Інші метали визначають шляхом додавання HNO ₃ перед згорянням, який залишає залишок оксиду металу.

Гравіметрія випаровування також використовується для визначення біомаси у водах і стічних водах. Біомаса - це індекс якості води, який забезпечує вказівку загальної маси організмів, що містяться в пробі води. Відомий об'єм проби пропускають через попередньо зважений 0,45-мкм мембранний фільтр або скловолоконний фільтр і сушать при 105 ^o С протягом 24 ч. Маса залишку забезпечує безпосереднє вимірювання біомаси. Якщо відомі зразки містять значну кількість розчинених неорганічних твердих речовин, залишок запалюється при 500 ^o С протягом однієї години, що випаровує біомасу. Отриманий неорганічний залишок змочують дистильованою водою для регідратації будь-яких глинистих мінералів і висушують до постійної маси при 105 ^о С. Різниця в масі до і після розпалювання забезпечує непряму міру біомаси.

Кількісні розрахунки

Для деяких застосувань, таких як визначення кількості неорганічної золи в полімері, кількісний розрахунок простий і не вимагає збалансованої хімічної реакції. Однак для інших застосувань зв'язок між аналітом та аналітичним сигналом залежить від стехіометрії будь-яких відповідних реакцій. Ще раз, консервація маси стане в нагоді при вирішенні завдань.

Приклад Template:index

101,3-мг зразка органічної сполуки, що містить хлор, спалюється в чистому O ₂. Летючі гази збираються в абсорбуючі пастки з пасткою для CO ₂, що збільшується в масі на 167,6 мг і пасткою для Н ₂ О, що збільшується в масі на 13,7-мг. Другий зразок 121,8 мг обробляють концентрованим HNO ₃, виробляючи Cl ₂, який реагує з Ag ⁺ з утворенням 262,7 мг AgCl. Визначте склад з'єднання, а також його емпіричну формулу.

Рішення

Збереження маси вимагає, щоб весь вуглець в органічній сполуці знаходився в СО ₂, що утворюється при горінні; таким чином

$$0.1676 \ \mathrm{g} \ \mathrm{CO}_{2} \times \frac{1 \ \mathrm{mol} \ \mathrm{C}}{44.010 \ \mathrm{g} \ \mathrm{CO}_{2}} \times \frac{12.011 \ \mathrm{g} \ \mathrm{C}}{\mathrm{mol} \ \mathrm{C}}=0.04574 \ \text{g C} \nonumber$$

$$\frac{0.04574 \ \mathrm{g} \ \mathrm{C}}{0.1013 \ \mathrm{g} \text { sample }} \times 100=45.15 \% \mathrm{w} / \mathrm{w} \ \mathrm{C} \nonumber$$

Використовуючи той самий підхід до водню та хлору, ми виявляємо, що

$$0.0137 \ \mathrm{g} \ \mathrm{H}_{2} \mathrm{O} \times \frac{2 \ \mathrm{mol} \ \mathrm{H}}{18.015 \ \mathrm{g} \ \mathrm{H}_{2} \mathrm{O}} \times \frac{1.008 \ \mathrm{g} \ \mathrm{H}}{\mathrm{mol} \ \mathrm{H}}=1.533 \times 10^{-3} \mathrm{g} \ \mathrm{H} \nonumber$$

$$\frac{1.533 \ \times 10^{-3} \mathrm{g} \ \mathrm{H}}{0.1003 \ \mathrm{g} \ \text { sample }} \times 100=1.53 \% \mathrm{w} / \mathrm{w} \ \mathrm{H} \nonumber$$

$$0.2627 \ \mathrm{g} \ \mathrm{AgCl} \times \frac{1 \ \mathrm{mol} \ \mathrm{Cl}}{143.32 \ \mathrm{g} \ \mathrm{AgCl}} \times \frac{35.455 \ \text{g Cl}}{\mathrm{mol} \ \mathrm{Cl}}=0.06498 \ \mathrm{g} \ \mathrm{Cl} \nonumber$$

$$\frac{0.06498 \ \mathrm{g} \ \mathrm{Cl}}{0.1218 \ \mathrm{g} \text { sample }} \times 100=53.35 \% \mathrm{w} / \mathrm{w} \ \mathrm{Cl} \nonumber$$

Складання разом вагових відсотків для C, H і Cl дає в цілому 100,03%; таким чином, з'єднання містить лише ці три елементи. Для визначення емпіричної формули сполуки відзначимо, що грам зразка містить 0,4515 г С, 0,0153 г Н і 0,5335 г Cl. Експресія кожного елемента в кротах дає 0,0376 родимок С, 0,0152 молі Н і 0,0150 моль Cl. Водень і хлор присутні в молярному співвідношенні 1:1. Молярне відношення С до молей H або Cl дорівнює

$$\frac{\mathrm{mol} \ \mathrm{C}}{\mathrm{mol} \text{ H}} =\frac{\mathrm{mol} \ \mathrm{C}}{\mathrm{mol} \ \mathrm{Cl}}=\frac{0.0376}{0.0150}=2.51 \approx 2.5 \nonumber$$

Таким чином, найпростіша, або емпірична формула з'єднання - C ₅ H ₂ Cl ₂.

При непрямому випаровуванні гравіметричного аналізу зміна ваги зразка пропорційна кількості аналіту в зразку. Зверніть увагу, що в наступному прикладі не потрібно застосовувати збереження маси, щоб зв'язати аналітичний сигнал з аналітом.

Приклад Template:index

Пробу шлаку з доменної печі аналізують на SiO ₂ шляхом розкладання 0,5003-г проби з HCl, залишаючи залишок масою 0,1414 м Після обробки HF і H ₂ SO ₄ і випаровування летючого SiF ₄ залишається залишок масою 0,0183 г. Визначте %w/w SiO ₂ у зразку.

Рішення

Різниця в масі залишку до і після випаровування SiF ₄ дає масу SiO ₂ в зразку; при цьому зразок містить

$$0.1414 \ \mathrm{g}-0.0183 \ \mathrm{g}=0.1231 \ \mathrm{g} \ \mathrm{SiO}_{2} \nonumber$$

і %w/w SiO ₂

$$\frac{0.1231 \ \mathrm{g} \ \mathrm{Si} \mathrm{O}_{2}}{0.5003 \ \mathrm{g} \text { sample }} \times 100=24.61 \% \mathrm{w} / \mathrm{w} \ \mathrm{SiO}_{2} \nonumber$$

Вправа Template:index

Нагрівання 0,3317-г суміші СаС ₂ О ₄ і MgC ₂ O ₄ дає залишок 0,1794 г при 600 ^o С і залишок 0,1294 г при 1000 ^o С. Обчислити в пробі %w/w CaC ₂ O ₄. Ви можете переглянути свою відповідь на Вправа Template:index, коли ви розглядаєте цю проблему.

Відповідь

У вправі Template:Index розроблено рівняння для маси СаС _{2 O 4 •H 2} O у суміші СаС ₂ O ₄ •H ₂ O, MgC ₂ O ₄ •H ₂ O та інертних матеріалів. Адаптація цього рівняння до зразка, який містить CaC ₂ O ₄, MgC ₂ O ₄ та інертні матеріали, легко; таким чином

$$\mathrm{g} \ \mathrm{CaC}_{2} \mathrm{O}_{4}=(0.1794 \ \mathrm{g}-0.1294 \ \mathrm{g}) \times \frac{1 \ \mathrm{mol} \ \mathrm{CO}_{2}}{44.01 \ \mathrm{g} \ \mathrm{CO}_{2}} \times \frac{128.10 \ \mathrm{g} \ \mathrm{CaC}_{2} \mathrm{O}_{4}}{\mathrm{mol} \ \mathrm{CO}_{2}}=0.1455 \ \mathrm{g} \ \mathrm{CaC}_{2} \mathrm{O}_{4} \nonumber$$

%w/w CaC ₂ O ₄ у зразку

$$\frac{0.1455 \ \mathrm{g} \ \mathrm{CaC}_{2} \mathrm{O}_{4}}{0.3317 \ \mathrm{g} \text { sample }} \times 100=43.86 \% \mathrm{w} / \mathrm{w} \mathrm{CaC}_{2} \mathrm{O}_{4} \nonumber$$

Нарешті, для деяких кількісних застосувань ми можемо порівняти результат для зразка з аналогічним результатом, отриманим за допомогою стандарту.

Приклад Template:index

26,23-мг зразка MgC ₂ O ₄ •H ₂ O і інертних матеріалів нагрівають до постійної маси при 1200 ^o С, залишаючи залишок, який важить 20,98 мг. Зразок чистого MgC ₂ O ₄ •H ₂ O при обробці таким же способом зазнає 69,08% зміни своєї маси. Визначте %w/w mGC ₂ O ₄ •H ₂ O в зразку.

Рішення

Зміна маси зразка становить 5,25 мг, що відповідає

$$5.25 \ \mathrm{mg} \operatorname{lost} \times \frac{100.0 \ \mathrm{mg} \ \mathrm{MgC}_{2} \mathrm{O}_{4} \cdot \mathrm{H}_{2} \mathrm{O}}{69.08 \ \mathrm{mg} \text { lost }}=7.60 \ \mathrm{mg} \ \mathrm{MgC}_{2} \mathrm{O}_{4} \cdot \mathrm{H}_{2} \mathrm{O} \nonumber$$

%w/w mGC ₂ O ₄ •H ₂ O у зразку є

$$\frac{7.60 \ \mathrm{mg} \ \mathrm{MgC}_{2} \mathrm{O}_{4} \cdot \mathrm{H}_{2} \mathrm{O}}{26.23 \ \mathrm{mg} \text { sample }} \times 100=29.0 \% \mathrm{w} / \mathrm{w} \ \mathrm{MgC}_{2} \mathrm{O}_{4} \cdot \mathrm{H}_{2} \mathrm{O} \nonumber$$

Оцінка гравіметрії випаровування

Масштаб роботи, точність і точність гравіметричного методу випаровування аналогічні тій, що описані в останньому розділі для гравіметрії опадів. Чутливість прямого аналізу фіксується хімічною формою аналіта після згоряння або випаровування. Ми можемо поліпшити чутливість непрямого аналізу, вибравши умови, які дають максимально можливу зміну маси. Наприклад, термограма на малюнку Template:index показує нам, що непрямий аналіз для CaC ₂ O ₄ • H ₂ O є більш чутливим, якщо ми вимірюємо зміну маси після запалювання при 1000 ^o C, ніж якщо ми запалюємо зразок при 300 ^o C.

Вибірковість не є проблемою для прямого аналізу, якщо ми захоплюємо аналіт за допомогою селективної абсорбуючої пастки. Прямий аналіз на основі ваги залишку після згоряння або випаровування можливий, якщо залишок містить лише аналіт, що цікавить. Як зазначалося раніше, непрямий аналіз можливий лише тоді, коли зміна маси є результатом втрати одного летючого продукту, який містить аналіт.

Випаровування гравіметричні методи є тимчасовими і трудомісткими. Потреби в обладнанні нечисленні, за винятком випадків, коли гази згоряння повинні бути захоплені, або для термогравіметричного аналізу, коли потрібні спеціалізовані прилади.