Metode gravimetrice de analiză chimică

Din cauza problemelor de compatibilitate cu formatul HTML utilizat pe internet, este posibil ca unele dintre următoarele formule să nu fie reprezentate cu acuratețe. Pentru a vizualiza lucrarea originală, selectați opțiunea „Descărcați lucrarea” din meniul de sus.

Analiza gravimetrică se bazează pe Legea proporțiilor definite, care afirmă că, în orice compus pur, proporțiile în greutate ale elementelor constitutive sunt întotdeauna aceleași și pe Legea consistenței compoziției, care stabilește că masele elementelor care luați parte la o schimbare chimică arată o relație certă și invariabilă unul cu celălalt.
Analiza gravimetrică constă în determinarea cantității proporționale a unui element, radical sau compus prezent într-o probă, eliminarea tuturor substanțelor care interferează și transformarea constituentului sau componentului dorit într-un compus cu compoziție definită, care poate fi cântărit.
Calculele se fac pe baza greutăților atomice și moleculare și se bazează pe o constanță în compoziția substanțelor pure și în raporturile de greutate (stoichiometrie) ale reacțiilor chimice.

O clorură solubilă, cum ar fi clorura de sodiu, tratată cu o sare de argint solubilă, dă un precipitat de clorură de argint, care poate fi filtrat, spălat, uscat și cântărit. Reacția chimică care are loc poate fi reprezentată de ecuația moleculară:
NaCl + AgNO3 NaNO3 + AgCl (solid)
(58,44) (169,87) (84,97) (143,32)
ceea ce indică faptul că 143,32 părți în greutate clorură de argint se obțin din 58,44 părți în greutate clorură de sodiu, apoi orice greutate dată de clorură de argint provine din clorură de sodiu în același raport.

Exemplul 1
Ce greutate de NaCI va da 0,500 g de AgCl?

g NaCl = 0,500 g AgCl x = 0,2039 g NaCl

Factorul gravimetric, NaCI/AgCl, este raportul dintre greutatea formulă a substanței părinte, NaCl, și substanța grea, AgCl; utilizarea acestui factor va converti orice greutate dată de AgCl în greutatea de NaCl care îl are la bază. In termeni generali:

g pentru substantiv căutat = g de substantiv. greu x

unde a și b sunt coeficienții necesari pentru a reprezenta stoichiometria substanțelor implicate în reacția efectuată. În exemplul 1, a = b = 1.

Exemplul 2
Calculați greutatea BaCl2 care dă 0,500 g AgCl.
Soluție: Fiecare mol de BaCl2 produce 2 moli de AgCl:
BaCl2 2AgCl
(208,25) (2 x 143,32)
Factorul gravimetric în acest caz este BaCl2/2AgCl; de unde

g BaCl2 = 0,500 g AgCl x = 0,3633 g BaCl2

2. Factori gravimetrici

Un factor gravimetric (sau factor chimic) poate fi definit ca greutatea unei substanțe dorite echivalentă cu greutatea unitară a unei substanțe date. Factorii gravimetrici se obțin pe baza următoarelor reguli:

1. Factorul gravimetric este întotdeauna reprezentat de greutatea atomică sau greutatea formulă a substanței căutate prin numărător și greutatea substanței cântărite după numitor.
2. Deși conversia substanței de cântărit este verificată printr-o serie de reacții, doar aceste două substanțe sunt implicate în calculul factorului; intermediarii nu sunt luați în considerare.
3. De câte ori apar greutățile atomice sau de formulă ale substanțelor în numărător și în numitorul factorului, trebuie să reprezinte stoechiometria reacției chimice care se efectuează.

În secvența de reacții reprezentată mai jos:
As2S3 2H3AsO4 2Ag3AsO4 6Ag + 6AgCl
(dorit) (greu)
factorul gravimetric este As2S3/6AgCl. Numărătorul și numitorul nu au nimic în comun, dar factorul reprezintă stoichiometria reacției care are loc. Se renunță la etapele intermediare și se ia în considerare doar relația stoichiometrică dintre substanțele inițiale și finale.
Factorii gravimetrici sunt esențiali pentru calcule, mai ales atunci când se fac analize repetate ale unui anumit constituent. De exemplu, factorul Cl/AgCl = 35,45/143,32 = 0,2473 este același pentru toate determinările de clor greu sub formă de clorură de argint, indiferent de forma inițială de clor care este determinată.

3. Calculul procentelor

Deoarece factorul gravimetric reprezintă greutatea elementului sau compusului dorit echivalent cu o unitate de greutate a elementului sau compusului greu, greutatea speciei dorite poate fi calculată din orice greutate a speciei grele. Procentul din acea substanță prezentă în probă poate fi găsit prin împărțirea la greutatea probei și înmulțirea cu 100.

Exemplul 3
O probă de 0,400 g, conținând clorură, dă un precipitat de clorură de argint cu o greutate de 0,250 g; calculați procentul de clor din eșantion.
Soluție: Greutatea clorului din probă este calculată astfel

g Cl = g AgCl x Cl/AgCl = 0,250 x = 0,06184 g Cl

Această greutate de clor este conținută în 0,400 g de probă; procentul de clor va fi apoi:

% Cl = x 100 = 15,46% Cl

În general, următoarea formulă poate fi utilizată pentru a calcula procentele:

% din X în eșantion =

unde X este substanța dorită, Y este substanța grea, a și b sunt coeficienții lui X și respectiv Y, necesari pentru a exprima relația stoichiometrică corectă între ambele substanțe.

Exemplul 4
O probă de 0,500 g de magnetit impur (Fe3O4) este transformată prin reacții chimice în Fe2O3, care cântărește 0,4110 g. Care este procentul de Fe3O4 din magnetit ?

---