The gravimetrie je to jedna z hlavních větví analytické chemie složená z řady technik, jejichž společným základním kamenem je měření hmotnosti. Hmoty lze měřit nespočetnými způsoby: přímo nebo nepřímo. K dosažení takových základních měření jsou váhy; gravimetrie je synonymem hmotnosti a měřítka.
Bez ohledu na cestu nebo postup zvolený k získání hmot, signály nebo výsledky musí vždy osvětlit koncentraci sledovaného analytu nebo druhu; jinak by gravimetrii chyběla analytická hodnota. To by odpovídalo potvrzení, že tým pracoval bez detektoru a byl stále spolehlivý..
Obrázek výše ukazuje staré měřítko s několika jablky na jeho konkávním talíři.
Pokud by hmotnost jablek byla určena pomocí této stupnice, měli bychom celkovou hodnotu úměrnou počtu jablek. Pokud by byly váženy jednotlivě, každá hmotnostní hodnota by odpovídala celkovým částicím každého jablka; jeho bílkoviny, lipidy, cukr, voda, popel atd..
V tuto chvíli nejsou žádné náznaky gravimetrického přiblížení. Předpokládejme však, že rovnováha může být extrémně specifická a selektivní, přičemž zanedbává ostatní složky jablka, zatímco váží pouze tu zajímavou..
Úpravou této idealizované stupnice by vážení jablka mohlo přímo určit, kolik z jeho hmotnosti odpovídá konkrétnímu typu bílkovin nebo tuků; kolik vody ukládá, kolik váží všechny její atomy uhlíku atd. Tímto způsobem by to bylo určující gravimetricky nutriční složení jablka.
Bohužel neexistuje měřítko (alespoň dnes), které by to dokázalo. Existují však specifické techniky, které umožňují fyzickou nebo chemickou separaci složek jablka; a pak a nakonec je vážte zvlášť a sestavte složení.
Rejstřík článků
Popsán příklad jablek, kdy je koncentrace analytu stanovena měřením hmotnosti, hovoříme o gravimetrické analýze. Tato analýza je kvantitativní, protože odpovídá na otázku „kolik je toho?“ týkající se analytu; ale neodpovídá na to měřením objemů nebo záření nebo tepla, ale hmot.
V reálném životě to nejsou jen jablka, ale prakticky jakýkoli druh hmoty: plyn, kapalina nebo pevná látka. Bez ohledu na fyzikální stav těchto vzorků však musí být možné z nich extrahovat hmotu nebo její rozdíl, který lze měřit; což bude přímo úměrné koncentraci analytu.
Když se říká, že „extrahuje hmotu“ ze vzorku, znamená to získat sraženinu, která se skládá ze sloučeniny, která obsahuje analyt, tj. Samotný.
Když se vrátíme k jablkům, abychom mohli gravimetricky měřit jejich složky a molekuly, je nutné získat sraženinu pro každé z nich; jedna sraženina pro vodu, druhá pro bílkoviny atd..
Jakmile jsou všechny zváženy (po řadě analytických a experimentálních technik), bude dosaženo stejného výsledku jako u idealizované váhy..
V gravimetrické analýze existují dva hlavní způsoby stanovení koncentrace analytu: přímo nebo nepřímo. Tato klasifikace je globální a od nich odvozují metody a nekonečné specifické techniky pro každý analyt v určitých vzorcích..
Přímá gravimetrická analýza je ta, při které je analyt kvantifikován jednoduchým měřením hmotnosti. Pokud například vážíte sraženinu sloučeniny AB a znáte atomové hmotnosti A a B a molekulovou hmotnost AB, můžete vypočítat hmotnost A nebo B samostatně..
Všechny analýzy, které produkují sraženiny, z jejichž hmot se počítá hmotnost analytu, jsou přímou gravimetrií. Separace složek jablek na různé sraženiny je dalším příkladem tohoto typu analýzy..
V nepřímých gravimetrických analýzách se určují hmotnostní rozdíly. Zde se provede odečtení, které kvantifikuje analyt.
Například pokud se nejprve zváží jablko na váze a poté se zahřeje do sucha (ale nespálí se), veškerá voda se odpaří; to znamená, že jablko ztratí veškerý obsah vlhkosti. Sušené jablko se znovu zváží a rozdíl hmotností se bude rovnat hmotnosti vody; proto byla voda kvantifikována gravimetricky.
Pokud by analýza byla přímočará, bylo by třeba vymyslet hypotetickou metodu, pomocí které by bylo možné odečíst veškerou vodu z jablka a krystalizovat na samostatné stupnici pro vážení. Je zřejmé, že nepřímá metoda je nejjednodušší a nejpraktičtější.
Zpočátku se může zdát jednoduché získat sraženinu, ale skutečně to zahrnuje určité podmínky, procesy, použití maskovacích a srážecích látek atd., Aby bylo možné ji oddělit od vzorku a že je v dokonalém stavu k vážení ..
Sraženina musí splňovat řadu charakteristik. Některé z nich jsou:
Pokud by to nebylo dostatečně čisté, předpokládalo by se, že hmotnosti nečistot jsou součástí hmot analytů. Sraženiny proto musí být čištěny, buď promýváním, rekrystalizací, nebo jakoukoli jinou technikou..
Předpokládejme, že sraženina může projít následujícím rozkladem:
MCO3(s) => MO (s) + COdva(G)
Stává se, že není známo, kolik MCO3 (kovové uhličitany) se rozložil na příslušný oxid. Složení sraženiny proto není známé, protože by se mohlo jednat o směs OLS.3MO nebo MCO33MO atd. Abychom to vyřešili, je nutné zaručit úplný rozklad OLS3 do MO, vážící pouze MO.
Pokud se sraženina rozloží ultrafialovým světlem, teplem nebo kontaktem se vzduchem, její složení již není známo; a znovu čelíte předchozí situaci.
Čím vyšší je molekulová hmotnost sraženiny, tím snazší bude její vážení, protože k zaznamenání odečtu váhy budou zapotřebí menší množství..
Sraženina musí být dostatečně nerozpustná, aby mohla být filtrována bez větších komplikací..
I když to není nezbytně nutné, sraženina by měla být co nejvíce krystalická; to znamená, že velikost jeho částic musí být co největší. Čím menší jsou jeho částice, tím více se stává želatinovým a koloidním, a proto vyžaduje více ošetření: sušení (odstranění rozpouštědla) a kalcinace (konstantní jeho hmotnost).
V rámci gravimetrie existují čtyři obecné metody, které jsou uvedeny níže.
Jak již bylo zmíněno v následujících podsekcích, spočívají v kvantitativním srážení analytu za účelem jeho stanovení. Vzorek je fyzikálně a chemicky upraven tak, aby sraženina byla co nejčistší a nejvhodnější..
U této metody se sraženina ukládá na povrch elektrody, kterou prochází elektrický proud uvnitř elektrochemického článku..
Tato metoda je široce používána při stanovení kovů, protože se ukládají, jejich soli nebo oxidy a nepřímo se počítají jejich hmotnosti. Elektrody se nejprve zváží před kontaktem s roztokem, ve kterém se vzorek rozpustil; poté se znovu zváží, jakmile se kov usadí na jeho povrchu.
U gravimetrických těkavých metod se určují hmotnosti plynů. Tyto plyny pocházejí z rozkladu nebo chemické reakce, kterou vzorek prochází, které přímo souvisí s analytem..
Jelikož se jedná o plyny, je nutné jej sbírat pomocí lapače. Lapač, stejně jako elektrody, se zváží před a po, čímž se nepřímo vypočítá množství shromážděných plynů..
Tato gravimetrická metoda je v zásadě fyzická: je založena na technikách separace směsí.
Použitím filtrů, sít nebo sít se shromáždí pevné látky kapalné fáze a přímo se zváží, aby se určilo jejich pevné složení; například procento jílu, fekálního odpadu, plastů, písku, hmyzu atd. v proudu vody.
Tato metoda spočívá, na rozdíl od ostatních, ve charakterizaci tepelné stability pevné látky nebo materiálu prostřednictvím jeho hmotnostních variací jako funkce teploty. Horký vzorek lze prakticky zvážit pomocí termovah a jeho hmotnostní ztráta se zaznamenává při zvyšování teploty..
Obecně jsou uvedena některá použití gravimetrie bez ohledu na metodu a analýzu:
-Odděluje ze vzorku různé složky, rozpustné i nerozpustné.
-Pokud není nutné sestavit kalibrační křivku, proveďte kvantitativní analýzu v kratší době; stanoví se hmotnost a je ihned známo, kolik analytů je ve vzorku.
-Analyzátor nejen odděluje, ale také čistí.
-Určete procento vlhkosti popela a pevných látek. Podobně lze pomocí gravimetrické analýzy kvantifikovat stupeň její čistoty (pokud hmotnost znečišťujících látek není menší než 1 mg).
-Umožňuje charakterizovat těleso pomocí termogramu.
-Manipulace s pevnými látkami a sraženinami je obvykle jednodušší než s objemy, což usnadňuje určité kvantitativní analýzy.
-Ve výukových laboratořích se používá k hodnocení výkonu studentů v kalcinačních technikách, vážení a při používání kelímků..
Vzorek rozpuštěný ve vodném médiu může být stanoven pro jeho fosfity, PO33-, následující reakcí:
2HgCldva(ac) + PO33-(aq) + 3HdvaO (l) ⇌ HgdvaCldva(s) + 2H3NEBO+(aq) + 2CI-(ac) + 2PO43-(ac)
Všimněte si, že HgdvaCldva sráží. Pokud se váží HgdvaCldva a vypočítají se jeho moly, lze vypočítat podle stechiometrie reakce, kolik PO33- původně. K vodnému roztoku vzorku se přidá přebytek HgCl.dva zajistit, aby všechny PO33- reagovat za vzniku sraženiny.
Pokud je minerál obsahující olovo tráven například v kyselém prostředí, ionty Pbdva+ lze uložit jako PbOdva na platinové elektrodě pomocí elektrogravimetrické techniky. Reakce je:
Pbdva+(aq) + 4HdvaO (l) ⇌ PbOdva(s) + Hdva(g) + 2H3NEBO+(ac)
Platinová elektroda se zváží před a po, a tak se stanoví hmotnost PbO.dva, z toho s a gravimetrický faktor, vypočítá se hmotnost olova.
Vápník ve vzorku lze vysrážet přidáním kyseliny šťavelové a amoniaku do jeho vodného roztoku. Tímto způsobem se oxalátový anion generuje pomalu a produkuje lepší sraženinu. Reakce jsou:
2NH3(ac) + HdvaCdvaNEBO4(ac) → 2NH4+(ac) + C.dvaNEBO4dva-(ac)
ACdva+(ac) + C.dvaNEBO4dva-(ac) → CaCdvaNEBO4(s)
Oxalát vápenatý se ale kalcinuje za vzniku oxidu vápenatého, sraženiny s přesněji definovaným složením:
CaCdvaNEBO4(s) → CaO (s) + CO (g) + COdva(G)
A konečně lze koncentraci niklu ve vzorku stanovit gravimetricky pomocí dimethylglyoximu (DMG): organického srážecího činidla, s nímž vytvoří chelát, který se vysráží a má charakteristické načervenalé zabarvení. DMG se generuje na místě:
CH3COCOCH3(aq) + 2NHdvaOH (aq) → DMG (aq) + 2HdvaO (l)
2DMG (ac) + Nidva+(ac) → Ni (DMG)dva(s) + 2H+
El Ni (DMG)dva Zváží se a stechiometrickým výpočtem se určí, kolik niklu obsahoval vzorek.
Zatím žádné komentáře