第八章重量分析法

第8章重量分析法

8.1 重量分析法概述

重量分析法指通过适当方法把被测组分与试样中其他组分分离出来，转化为一定的称量形式，然后称重，从而计算出该组分的含量的分析方法。

5.1.1 重量分析法的特点及分类

根据重量分析法中分离方法的不同可分为挥发法、电解法和沉淀法三类。

1. 挥发法是利用试样中待测物质的挥发性，通过加热或其它方法使被测组分挥发除去，根据试样质量的减少计算待测组分的含量；或者是用适当的吸收剂吸收挥发性的待测组分，根据吸收剂质量的增加来计算待测组分的含量。如石英岩中二氧化硅的测定，用氢氟酸挥发法将样品中的SiO2生成SiF4，加热除去，根据试样重量的减少，计算二氧化硅的含量。

SiO2+H2F2=SiF4+2H2O

2. 电解法是利用电解原理，使被测金属离子在电极上还原析出，根据电极增加的质量计算待测组分的含量。例如电解法测定铜合金中铜的含量，将试样溶解后，铜离子在阴极上析出，称量电极上析出的铜的重量，可测定试样中铜的含量。

3. 沉淀法是利用沉淀反应使待测组分沉淀出来，使之转化为称量形式称重。例如硫酸钡重量法测定硫。重量分析法主要用于较高含量的硅、硫、磷、钨等元素的精确分析和校准某些标准溶液。本节主要讨论沉淀法。

重量分析法是一种经典的化学分析方法，它的主要特点是：重量分析法是直接用分析天平称量而获得分析结果，不需要标准试样或基准物质进行比较。方法准确度高，相对误差一般为0.1～0.2%。缺点是操作较繁琐，耗时长，不适用于微量试样和痕量组分的测定。目前重量分析法主要用于较高含量的硅、硫、磷、钨等元素的精确分析和校准某些标准溶液。

8.1.2 重量分析法的过程

试样分解制成试液后，加入适当的沉淀剂，使被测组分以

沉淀形式析出。沉淀经过滤、洗涤、烘干或灼烧，转化为称量

形式，然后称量。沉淀形式与称量形式可能相同，也可能不同。

例如，用BaSO4沉淀重量法测定试样中钡的含量时，沉淀形式

与称量形式是相同的，都是BaSO4。以草酸钙重量法测Ca2+

时，沉淀形式是CaC2O4，灼烧后转化为CaO形式称量，沉淀

形式与称量形式不同。

重量分析对沉淀形式的要求如下：

（1）沉淀的溶解度要小，以保证被测组分沉淀完全。

（2）沉淀应便于过滤和洗涤。为此，要尽量获得粗大的晶形沉淀。

（3）沉淀的纯度要高，尽量避免杂质沾污。

（4）易于转化为称量形式或本身可为称量形式。

重量分析对称量形式的要求如下：

（1）称量形式必须有确定的化学组成。

（2）称量形式必须稳定，在称量过程中不易受空气中水分、CO2和O2等的影响。

（3）称量形式的摩尔质量要尽量的大，这样可提高测定的准确度。

例1. 若天平的称量误差为±0.2mg，比较0.1000克的Al形成Al2O3或8-羟基喹啉-铝络合物二种称量形式时的称量误差。

解：已知M(Al2O3)=101.96，8-羟基喹啉的结构为：

8-羟基喹啉与铝络合物形成3:1的络合物，M(Oxine3-Al)=459.43。

所以0.1000克的Al 可形成的Al 2O 3质量为：

)

g (1889.0982.26296

.1011000.096.101)Al (2)O Al (1000.0)O Al (3232=⨯⨯=⨯

=M M m

0.1000克的Al 可形成的8-羟基喹啉与铝络合物的质量为： )

g (703.1982.2643

.4591000.0)O Al (32=⨯

=m 。

称量相对误差分别为0.1%0.18890.0002±=±和0.01%

1.7030.0002

±=±，即以8-羟基喹啉与铝络合物为称量形式时称量的

误差比以Al 2O 3形式小得多。 8.1.3 重量分析法结果计算

由称量形式的重量计算被测组分的含量时，需引入换算因子F 。F 是由称量形式与被测组分的定量关系决定的。在计算化学因数F 时，必须给待测组分的摩尔质量和称量形式的摩尔质量乘以适当系数，使F 的分子分母中待测元素的原子数目相等。

如用BaSO 4沉淀重量法测定试样中硫的含量时，

1374

.0)(BaSO (S)

4==

M M F 。

Mg 2P 2O 7的称量形式

测定MgO 的含量时，

3622

.0)O P (Mg (MgO )

2722=⨯=

M M F 。

例2 求从8－羟基喹啉铝(C 9H 6NO)3Al 的质量计算Al 2O 3的质量的换算因子。

解：1110

.043

.459296.1012)(369)(32=⨯==

Al NO H C M O Al M F

例3. 重量法测Fe ，试样生0.1666S m g =,沉淀Fe 2O 3 称重为0.1370g ，求w （Fe ），w （Fe 3O 4）。

解：

%52.571666.069.159845

.5521370.0)O (Fe (Fe)2)O (Fe )Fe (s 3232=⨯⨯

=⋅

=

m M M m w

%49.791666.069.159354

.23121370.0)O (Fe 3)O (Fe 2)O (Fe )O Fe (s 32433243=⨯⨯⨯

=⋅

=

m M M m w

8.2 沉淀的溶解度及其影响因素

利用沉淀反应进行重量分析，要求沉淀反应进行得很完全。而沉淀反应是否完全，则根据反应达到平衡后，溶液中待测组分的量来衡量，也就是说由溶解度 S 的大小来判断。以下讨论难溶化合物的溶解度及影响因素。

8.2.1 溶解度、溶度积和条件溶解度

1. 溶解度与固有溶解度

对于微溶化合物MA ，在水溶液中平衡时，

A M MA MA -)()(+==+水固，MA （水）可以是不带电荷的中性分

子MA ，也可以是离子对。

o

S

a a =)

MA()MA( 固水，固体活度为1，所以

o

S

a =)

MA(水。o

S 称该物质的固有溶解度或分子溶解度。一般微溶化合

物的o

S 较小（约为10－

6～10－

9mol/L ），所以计算时往往忽略，但有的化合物的o

S 相当大，例如HgCl 2，则计算此类物质溶解度时不能忽略固有溶解度。

2. 溶解度

]M [M O sp

++

=γ

γK