Реакція аніона нітритної кислоти no2- Азотиста кислота в вільному стані може існувати лише в холодних розведених водних розчинах, оскільки вона дуже легко розкладається на ангідрид та воду:

2HNO₂= N₂О₃ + Н₂O

Солі азотистої кислоти називаються нітритами. Нітрити значно стійкіші, ніж HNO₂. Всі вони добре розчинні в воді (АgNО₂ розчиняється при нагріванні). Аніон NO₂^- - безбарвний.

1. Реакція з калій йодидом: в слабокислому середовищі нітрити окиснюють іон J^- до вільного йоду

2КNО₂ + 2КJ + 2Н₂SО₄ = J₂ + 2NO↑ + 2К₂SО₄ + 2Н₂О

2. Реакція з калій перманганатом : КМnО₄ в кислому середовищі окиснює NO₂^- до NO₃^-:

5КNО₂ + 2КМnО₄ + 3Н₂SО₄ = 5КNО₃ + 2МnSО₄ + К₂SО₄ + 3Н₂О

Розчин обезбарвлюється, оскільки іон МnО₄^- переходить в Мn²⁺. Також діють на КМnО₄ і інші відновники: J^-, Вr^-, і т.д.

Контрольні запитання для самостійної роботи

1. Які аніони відносяться до першої аналітичної групи. Охарактеризуйте їх властивості.

2. Що являється груповим реагентом на аніони першої групи?

3. Напишіть рівняння реакцій відкриття йона SO₄^2-.

4. Які аніони відносяться до другої аналітичної групи?

5. Назвіть груповий реагент на аніони другої групи.

6. Напишіть рівняння аналітичних реакції відкриття аніонів другої групи.

7. Які аніони відносяться до третьої аналітичної групи. Охарактеризуйте їх властивості.

8. Напишіть рівняння аналітичних реакцій відкриття аніонів третьої групи.

9. Наведіть схему якісного аналізу речовини невідомого складу.

Тема 6: Теоретичні основи гравіметрії План

1. Основні положення та сутність гравіметричного аналізу.

Література [1], стор. 184-185

2. Основні операції гравіметричного аналізу.

Література [1], стор. 186-202

3. Вимоги до осаджуваної та гравіметричної форм осаду в гравіметрії.

Література [1], стор. 189-190

4. Обчислення в гравіметричному аналізі

Література [1], стор. 202-204

Методичні поради щодо вивчення теми

Гравіметричний метод належить до класичних хімічних методів кількісного аналізу. Як недолік гравіметричного методу аналізу є довготривалість і трудоємкість процесу кількісного визначення, а також труднощі роботи з малими масами речовин. Але гравіметричні методи точні, надійні, добре відтворювані, тому широко використовуються в хімічному аналізі. Точність гравіметричного аналізу 0,01- 0,005%.

Більшість методів вагового аналізу ґрунтується на тому, що компонент, який визначають, переводять в осад, відокремлюють осад від розчину, висушують, прожарюють і зважують. На основі маси одержаного осаду розраховують вміст компонента, який визначають.

Поряд з утворенням твердих фаз у гравіметричному аналізі використовують також утворення при нагріванні летких сполук. У цьому випадку мають справу з методом відгонки, який досить часто застосовується для визначення гігроскопічної і хімічно зв'язаної води.

Таким чином, гравіметричний аналіз ґрунтується на вимірюванні маси речовини, яку визначають, і включає два експериментальні вимірювання: зважування наважки і зважування гравіметричної форми – продукту відомого складу, одержаного з наважки.

Сполука, у вигляді якої визначуваний компонент осаджується з розчину, називається формою осадження. Наприклад, при визначенні сульфатів формою осаджування є барій сульфат.

Основні вимоги до форми осадження: мала розчинність осаду у воді, крупно- кристалічність осаду; осаджувана форма повинна легко і повністю переходити при прожарюванні чи просушуванні в вагову форму.

Осад певного складу, який зважують на аналітичних вагах, називається гравіметричною формою. Наприклад, гравіметричною формою є барій сульфат.

Основні вимоги до гравіметричної форми: легкість одержування і стійкість до дії різних зовнішніх факторів.

Обчислення в гравіметричному аналізі роблять на основі мас наважки і гравіметричної форми. Якщо речовина визначається в тому вигляді, що і знаходиться у пробі, то розраховують за формулою:

,

де α – маса гравіметричної форми, г;

m – наважка аналізованої речовини, г.

Якщо хімічна формула гравіметричної форми речовини не відповідає хімічної формулі визначуваної речовини, користуються аналітичним фактором F – множник (відношення добутків молярних мас на стехіометричні коефіцієнти визначуваної речовини і її гравіметричної форми).

F= А_{r визн.}/М_{грав. форми}

Аналітичний фактор показує скільки грамів визначуваної речовини певного складу містить 1 г осаду. Значення F обчислюють або беруть з довідника.

Загальна формула для обчислення вмісту визначуваної речовини (%) в аналізованому зразку при виконанні гравіметричного аналізу речовини методом осадження має вигляд:

,

де F – аналітичний фактор;

α – маса гравіметричної форми (маса осаду після прожарювання), г;

m – наважка аналізованої речовини, г.

Наприклад, за встановленою масою осаду BaSO₄ розраховують масу барію:

233,40 г BaSO₄ містить 137,34 г Ва²⁺

m г BaSO₄ містить m г Ва²⁺

m(Ва²⁺) = m(BaSO₄)*137.34г/233,40 = m(BaSO₄)*0,5884,

де 0,5884 – фактор перерахунку (F)

В конкретних випадках фактори перерахунку знаходять наступним чином:

Визначаєма речовина	Гравіметрична форма	Аналітичний фактор
Ва Fe	BaSO4 Fe2O3	Ar(Ba)/Mr(BaSO4) 2Ar(Fe)/Mr(Fe2O3)

Основні операції гравіметричного аналізу.

1. Відбір аналітичної середньої проби (регламентується державними стандартами).

2. Вибір осаджувача. Осаджувач беруть таким, щоб він з компонентом, який кількісно визначають, утворив осад з найменшим значенням добутку розчинності; форма цього осаду зручна для аналізу; осаджувач леткий при прожарюванні.

3. Взяття наважки речовини, яку аналізують. Для кристалічної форми маса гравіметричної форми повинна бути 0,5 г, а для аморфних – 0,1 г.

4. Переведення наважки речовини, яку аналізують, у розчин.

5. Одержування форми осадження речовини, яку визначають. Найзручніші для кількісного аналізу крупнокристалічні і щільні аморфні осади, оскільки вони легко фільтруються , промиваються і менше співосаджують домішки.

6. Дозрівання осаду. Кристалічні осади відфільтровують тільки після повного охолодження розчину. Після осадження доцільно витримати розчин, у якому випав кристалічний осад, у теплі протягом кількох годин, а потім вже повільно охолоджувати і фільтрувати. Аморфні осади не витримують після осадження, а одразу переносять на фільтр, фільтрують і промивають.

7. Відокремлення осаду від маточного розчину. Для відокремлення осадів використовують паперові беззольні фільтри, які майже не мають залишку після спалювання. Паперові фільтри є: чорна смужка (для відокремлення аморфних осадів); біла смужка (для відокремлення крупнокристалічних осадів); синя смужка (для відокремлення дрібнокристалічних осадів).

8. Одержання гравіметричної форми. Промитий осад висушують у сушильній шафі за температури близько 100 ºС. Після висушивання фільтр складають, поміщають в тигель зі встановленою масою і проводять озоління. Після озоління осад прожарюють у муфельній печі до сталої маси.

9. Зберігання і зважування осаду. Прожарений осад охолоджують в ексикаторі до кімнатної температури і зважують на аналітичних вагах.

10. Розрахунки та перевірка точності визначення.

Задача 1. Яку наважку барій хлориду ВаСІ₂*2H₂О необхідно взяти для визначення вмісту в ньому барію?

Розв’язання.

М(BaSO₄)= 233,4 г/моль; М(ВаСІ₂*2H₂О)= 244,3 г/моль

Величину наважки знаходять з пропорції

233,40 г BaSO₄ одержують з 244,31 г ВаСІ₂*2H₂О

0,5 г BaSO₄ --------||------||-------- m г (ВаСІ₂*2H₂О)

m (ВаСІ₂*2H₂О) = 0,5*244,31/233,40 = 0,52 г

Для аналізу слід взяти 0,5 – 0,6 г ВаСІ₂*2H₂О

Задача 2.

Розглянемо розрахунок об’єму осаджувача на прикладі реакції осадження іонів Ва²⁺ із розчину сульфатною кислотою. Обчислимо об’єм (мл) розчину H₂SO₄, який необхідний для осадження іонів Ва²⁺

Припустимо, що нам необхідно одержати осад BaSO₄ масою 0,5 г. Записуємо рівняння реакції осадження

ВаСІ₂ + Н₂SO₄ = BaSO₄↓ + 2НСІ

Молярна маса BaSO₄ – 233,40 г/моль

Молярна маса Н₂SO₄ – 98,0 г/моль

Виконуємо стехіометричний розрахунок відповідно рівнянню реакції осадження BaSO₄

1) 98 г Н₂SO₄ - 233,40 г ВаSO₄

m г Н₂SO₄ = 98*0,5/233,40 = 0,2099 г Н₂SO₄

2) Обчислимо який об’єм розчину сульфатної кислоти молярної концентрації еквіваленту 2 моль/л буде вміщувати розраховану вище масу кислоти.

1000 мл розчину – 2*49 г Н₂SO₄

V мл розчину – 0,2099 г Н₂SO₄

V(Н₂SO₄) = 0,2099*1000/2*49 = 209,9/98≈2,14 мл

3) В дійсності, необхідно прибавити розчин осаджувача в 1,5 рази більший, тобто 2,14*1,5 = 3,21 мл.