实验12 重量分析法的基本操作
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用倾泻法将清液完全过滤后,应对沉淀作初步洗涤。选用什么洗涤液,应根据沉淀的类型和实验内容而定,洗涤时,沿烧杯壁旋转着加入约10mL洗涤液(或蒸馏水)吹洗烧杯四周内壁,使粘附着的沉淀集中在烧杯底部,待沉淀下沉后,按前述方法,倾出过滤清液,如此重复3~4次,然后再加入少量洗涤液于烧杯中,搅动沉淀使之均匀,立即将沉淀和洗涤液一起,通过玻璃棒转移至漏斗上,再加入少量洗涤液于杯中,搅拌均匀,转移至漏斗上,重复几次,使大部分沉淀都转移到滤纸上,然后将玻璃棒横架在烧杯口上,下端应在烧杯嘴上,且超出杯嘴2~3cm,用左手食指压住玻棒上端,大拇指在前,其余手指在后,将烧杯倾斜放在漏斗上方,杯嘴向着漏斗,玻棒下端指向滤纸的三边层,用洗瓶或滴管吹洗烧杯内壁,沉淀连同溶液流入漏斗中。如有少许沉淀牢牢粘附在烧杯壁上而吹洗不下来,可用前面折叠滤纸时撕下的纸角,以水湿润后,先擦玻棒上的沉淀,再用玻棒按住纸块沿杯壁自上而下旋转着把沉淀擦“活”,然后用玻棒将它拨出,放入该漏斗中心的滤纸上,与主要沉淀合并,用洗瓶吹洗烧杯,把擦“活”的沉淀微粒涮洗入漏斗中。在明亮处仔细检查烧杯内壁、玻棒、表面皿是否干净、不粘附沉淀,若仍有一点痕迹,再行擦拭,转移,直到完全为止。有时也可用沉淀帚在烧杯内壁自上而下、从左向右擦洗烧杯上的沉淀,然后洗净沉淀帚。沉淀帚一般可自制,剪一段乳胶管,一端套在玻棒上,另一端用橡胶胶水粘合,用夹子夹扁晾干即成。
图2 倾泻法示意图
沉淀全部转移至滤纸上后,接着要进行洗涤,目的是除去吸附在沉淀表面的杂质及残留液。将洗瓶在水槽上洗吹出洗涤剂,使洗涤剂充满洗瓶的导出管后,再将洗瓶拿在漏斗上方,吹出洗瓶的水流从滤纸的多重边缘开始,螺旋形地往下移动,最后到多重部分停止,这称为“从缝到缝”,这样,可使沉淀洗得干净且可将沉淀集中到滤纸的底部。为了提高洗涤效率,应掌握洗涤方法的要领。洗涤沉淀时要少量多次,即每次螺旋形往下洗涤时,所用洗涤剂的量要少,以便于尽快沥干,沥干后,再行洗涤。如此反复多次,直至沉淀洗净为止。这通常称为“少量多次”原则。
过滤和洗涤沉淀的操作,必须不间断地一次完成。若时间间隔过久,沉淀会干涸,粘成一团,就几乎无法洗涤干净了。无论是盛着沉淀还是盛着滤液的烧杯,都应该经常用表面皿盖好。每次过滤完液体后,即应将漏斗盖好,以防落入尘埃。
b.用微孔玻璃漏斗或玻璃坩埚过滤
不需称量的沉淀或烘干后即可称量或热稳定性差的沉淀,均应在微孔玻璃漏斗(坩埚)内进行过滤。这种滤器的滤板是用玻璃粉末在高温下熔结而成的,因此又常称为玻璃钢砂芯漏斗(坩埚)。此类滤器均不能过滤强碱性溶液,以免强碱腐蚀玻璃微孔。按微孔的孔径大小由大到小可分为六级,即G1~G6(或称1号~6号)。
砂芯玻璃滤器的洗涤:新的滤器使用前应以热浓盐酸或铬酸洗液边抽滤边清洗,再用蒸馏水洗净。使用后的砂芯玻璃滤器,针对不同沉淀物采用适当的洗涤剂洗涤。首先用洗涤剂、
水反复抽洗或浸泡玻璃滤器,再用蒸馏水冲洗干净,在110℃条件下烘干,保存在无尘的柜或有盖的容器中备用。
过滤:玻璃漏斗(坩埚)必须在抽滤的条件下,采用倾泻法过滤,其过滤、洗涤、转移沉淀等操作均与滤纸过滤法相同。
四、沉淀的烘干和灼烧
过滤所得沉淀经加热处理,即获得组成恒定的与化学式表示组成完全一致的沉淀。
①沉淀的烘干
烘干一般是在250℃以下进行。凡是用微孔玻璃滤器过滤的沉淀,可用烘干方法处理。其方法为将微孔玻璃滤器连同沉淀放在表面皿上,置于烘箱中,选择合适温度。第一次烘干时间可稍长(如2h),第二次烘干时间可缩短为40min,沉淀烘干后,置于干燥器中冷至室温后称重。如此反复操作几次,直至恒重为止。注意每次操作条件要保持一致。
②沉淀的包裹、干燥、炭化与灼烧
灼烧是指高于250℃以上温度进行的处理。它适用于用滤纸过滤的沉淀,灼烧是在预先已烧至恒重的瓷坩埚中进行的。
③沉淀的包裹
对于胶状沉淀,因体积大,可用扁头玻棒将滤纸的三层部分挑起,向中间折叠,将沉淀全部盖住,再用玻璃棒轻轻转动滤纸包,以便擦净漏斗内壁可能粘有的沉淀。
然后将滤纸包转移至已恒重的坩埚中。包晶形沉淀可按照图3法卷成小包将沉淀包好后,用滤纸原来不接触沉淀的那部分,将漏斗内壁轻轻擦一下,擦下可能粘在漏斗上部的沉淀微粒。把滤纸包的三层部分向上放入已恒重的坩埚中,这样可使滤纸较易灰化。
④沉淀的干燥和灼烧
将放有沉淀包的坩埚倾斜置于泥三角上,使多层滤纸部分朝上,以利烘烤。
(a)沉淀的干燥和滤纸的炭化;(b)滤纸的灰化和沉淀的灼烧
沉淀烘干这一步不能太快,尤其对于含有大量水分的胶状沉淀,很难一下烘干,若加热太猛,沉淀内部水分迅速汽化,会挟带沉淀溅出坩埚,造成实验失败。当滤纸包烘干后,滤纸层变黑而炭化,此时应控制火焰大小,使滤纸只冒烟而不着火,因为着火后,火焰卷起的气流会将沉淀微粒吹走。如果滤纸着火,应立即停止加热,用坩埚钳夹住坩埚盖将坩埚盖住,让火焰自行熄灭,切勿用嘴吹熄。
图3 沉淀的包裹
包裹晶形沉淀的两种方法胶状沉淀的包裹方法
滤纸全部炭化后,把煤气灯置于坩埚底部,逐渐加大火焰,并使氧化焰完全包住坩埚,烧至红热,把炭完全烧成灰,这种将炭燃烧成二氧化碳除去的过程叫灰化。
沉淀和滤纸灰化后,将坩埚移入高温炉中(根据沉淀性质调节适当温度),盖上坩埚盖,但留有空隙。在与灼热空坩埚相同的温度下,灼烧40~45min,与空坩埚灼烧操作相同,取出,冷至室温,称重。然后进行第二次、第三次灼烧,直至坩埚和沉淀恒重为止。一般第二次以后只需灼烧20min即可。所谓恒重,是指相邻两次灼烧后的称量差值不大于0.4mg。每次灼烧完毕从炉内取出后,都应在空气中稍冷后,再移入干燥器中,冷却至室温后称重。然后再灼烧、冷却、称量,直至恒重。要注意每次灼烧、称重和放置的时间都要保持一致。
图4 沉淀的烘干及灼烧