Det gravimetri det er en af de vigtigste grene inden for analytisk kemi, der består af en række teknikker, hvis fælles hjørnesten er massemåling. Masser kan måles på utallige måder: direkte eller indirekte. For at opnå sådanne vigtige målinger er skalaerne; gravimetri er synonymt med masse og skalaer.
Uanset hvilken rute eller procedure der er valgt for at opnå masserne, skal signalerne eller resultaterne altid kaste lys over koncentrationen af analyt eller art af interesse; Ellers manglede gravimetri analytisk værdi. Dette svarer til at bekræfte, at et hold arbejdede uden en detektor og stadig var pålideligt..
Ovenstående billede viser en gammel skala med nogle æbler på den konkave plade.
Hvis æblernes masse blev bestemt med denne skala, ville vi have en samlet værdi, der er proportional med antallet af æbler. Hvis de nu blev vejet individuelt, ville hver masseværdi svare til de samlede partikler i hvert æble; dets protein, lipid, sukker, vand, aske osv..
I øjeblikket er der ingen antydninger om en gravimetrisk tilgang. Men antag, at balancen kan være ekstremt specifik og selektiv, idet man overser de andre bestanddele i æblet, mens den kun vejer den af interesse..
Ved at justere denne idealiserede skala kunne vejning af æblet direkte bestemme, hvor meget af dets masse, der svarer til en bestemt type protein eller fedt; hvor meget vand det lagrer, hvor meget alle dets kulstofatomer vejer osv. På denne måde ville det være afgørende gravimetrisk æblets ernæringsmæssige sammensætning.
Desværre er der ingen skala (i det mindste i dag), der kan gøre dette. Der er dog specifikke teknikker, der gør det muligt for komponenterne i æblet at blive fysisk eller kemisk adskilt; og derefter, og til sidst, vejer dem separat og opbygger kompositionen.
Artikelindeks
Beskrevet eksemplet på æbler, når koncentrationen af en analyt bestemmes ved at måle en masse, taler vi om en gravimetrisk analyse. Denne analyse er kvantitativ, da den besvarer spørgsmålet 'hvor meget er der?' vedrørende analytten men han svarer ikke på det ved at måle volumener eller stråling eller varme, men masser.
I det virkelige liv er prøverne ikke bare æbler, men praktisk talt enhver form for stof: gas, flydende eller fast. Uanset den fysiske tilstand af disse prøver skal det imidlertid være muligt at udtrække en masse eller forskel deraf, der kan måles fra dem. som vil være direkte proportional med koncentrationen af analytten.
Når det siges at "udvinde en masse" fra en prøve, betyder det at opnå et bundfald, der består af en forbindelse, der indeholder analytten, det vil sige sig selv.
Når vi vender tilbage til æbler, for at måle deres komponenter og molekyler gravimetrisk, er det nødvendigt at opnå et bundfald for hver af dem; et bundfald for vand, et andet for proteiner osv..
Når alle er vejet (efter en række analytiske og eksperimentelle teknikker), opnås det samme resultat som den idealiserede balance..
I gravimetrisk analyse er der to hovedmåder til bestemmelse af analytkoncentration: direkte eller indirekte. Denne klassificering er global, og deraf udledes metoder og endeløse specifikke teknikker for hver analyt i bestemte prøver..
Direkte gravimetrisk analyse er en, hvori analytten kvantificeres ved simpel måling af en masse. For eksempel, hvis du vejer et bundfald af en forbindelse AB og kender atommasserne A og B og molekylmassen for AB, kan du beregne massen af A eller B separat..
Alle analyser, der producerer bundfald, hvis masser massen af analyt beregnes, er direkte gravimetri. Adskillelsen af æblekomponenter i forskellige udfældninger er et andet eksempel på denne type analyse..
I indirekte gravimetriske analyser bestemmes masseforskelle. Her udføres en subtraktion, som kvantificerer analyten.
For eksempel, hvis æblet på skalaen vejes først og derefter opvarmes til tørhed (men ikke brændes), vil alt vand fordampe; det vil sige, at æblet mister alt sit fugtindhold. Det tørrede æble vejes igen, og forskellen i masser vil være lig med vandmassen; derfor er vandet blevet kvantificeret gravimetrisk.
Hvis analysen var ligetil, skulle der udtænkes en hypotetisk metode, hvormed alt vand kunne trækkes fra æblet og krystalliseres i en separat skala til vejning. Det er klart, at den indirekte metode er den nemmeste og mest praktiske.
Det kan synes simpelt i starten at opnå et bundfald, men det indebærer virkelig visse betingelser, processer, brug af maskeringsmidler og præcipiteringsmidler osv. For at kunne adskille det fra prøven, og at det er i perfekt stand til at blive vejet ..
Bundfaldet skal opfylde en række egenskaber. Nogle af disse er:
Hvis det ikke var rent nok, ville masserne af urenheder antages som en del af massen af analytten. Derfor skal bundfaldene renses enten ved vask, omkrystallisation eller ved hjælp af en hvilken som helst anden teknik..
Antag, at bundfaldet kan gennemgå følgende nedbrydning:
MCO3(s) => MO (s) + COto(g)
Det sker, at det først vides, hvor meget af MCO3 (metalliske carbonater) er nedbrudt i dets respektive oxid. Derfor er sammensætningen af bundfaldet ikke kendt, da det kunne være en OLS-blanding.3MO eller MCO33MO osv. For at løse dette er det nødvendigt at garantere fuldstændig nedbrydning af OLS3 til MO, der kun vejer MO.
Hvis bundfaldet nedbrydes af ultraviolet lys, varme eller ved kontakt med luft, er dets sammensætning ikke længere kendt; og du står igen over for den tidligere situation.
Jo højere bundfaldets molekylvægt er, jo lettere bliver det at veje, da mindre mængder er nødvendige for at registrere en balanceaflæsning..
Bundfaldet skal være uopløseligt nok til at blive filtreret uden større komplikationer..
Selvom det ikke er strengt nødvendigt, bør bundfaldet være så krystallinsk som muligt; det vil sige, at partiklernes størrelse skal være så stor som muligt. Jo mindre partiklerne er, desto mere gelatinøs og kolloid bliver det og kræver derfor mere behandling: tørring (fjernelse af opløsningsmiddel) og kalcinering (gør dens masse konstant).
Inden for gravimetri er der fire generelle metoder, som er nævnt nedenfor.
Allerede nævnt i hele underafsnittene består de af kvantitativ udfældning af analytten for at bestemme den. Prøven behandles fysisk og kemisk, så bundfaldet er så rent og egnet som muligt..
I denne metode afsættes bundfaldet på overfladen af en elektrode, gennem hvilken en elektrisk strøm føres inde i en elektrokemisk celle..
Denne metode anvendes i vid udstrækning til bestemmelse af metaller, da de afsættes, deres salte eller oxider og indirekte deres masser beregnes. Elektroderne vejes først, inden de kommer i kontakt med den opløsning, hvor prøven er opløst; derefter vejes det igen, når metallet er afsat på overfladen.
I gravimetriske fordampningsmetoder bestemmes masserne af gasser. Disse gasser stammer fra en nedbrydning eller kemisk reaktion, som prøven gennemgår, og som er direkte relateret til analytten..
Da det er gasser, er det nødvendigt at bruge en fælde til at opsamle den. Fælden, ligesom elektroderne, vejes før og efter og beregner således indirekte massen af opsamlede gasser..
Denne gravimetriske metode er i det væsentlige fysisk: den er baseret på blandingsadskillelsesteknikker.
Ved anvendelse af filtre, sigter eller sigter opsamles de faste stoffer i en flydende fase, og de vejes direkte for at bestemme deres faste sammensætning; for eksempel procentdelen af ler, fækalt affald, plast, sand, insekter osv. i en vandstrøm.
Denne metode består i modsætning til de andre i at karakterisere et fast stofs eller materialets termiske stabilitet gennem dets massevariationer som en funktion af temperaturen. En varm prøve kan praktisk talt vejes med en termobalance, og dens massetab registreres, når temperaturen stiger..
Generelt præsenteres nogle anvendelser af gravimetri uanset metode og analyse:
-Adskiller forskellige komponenter, opløselige og uopløselige, fra en prøve.
-Udfør en kvantitativ analyse på kortere tid, når det ikke er nødvendigt at konstruere en kalibreringskurve; massen bestemmes, og det vides straks, hvor meget af analytten der er i prøven.
-Den adskiller ikke kun analytten, men renser den også.
-Bestem procentdelen af aske og fast fugt. Ligeledes kan en renhedsgrad kvantificeres med en gravimetrisk analyse (så længe massen af de forurenende stoffer ikke er mindre end 1 mg).
-Det gør det muligt at karakterisere et fast stof ved hjælp af et termogram.
-Håndteringen af faste stoffer og bundfald er normalt enklere end for volumener, hvilket letter visse kvantitative analyser.
-I undervisningslaboratorier bruges det til at evaluere de studerendes præstationer i kalcineringsteknikker, vejning og brug af smeltedigler..
En prøve opløst i vandigt medium kan bestemmes for dets phosphitter, PO33-, ved følgende reaktion:
2HgClto(ac) + PO33-(aq) + 3HtoO (l) ⇌ HgtoClto(s) + 2H3ELLER+(aq) + 2Cl-(ac) + 2PO43-(ac)
Bemærk, at HgtoClto udfælder. Hvis Hg vejestoClto og dets mol beregnes, kan det beregnes efter reaktionens støkiometri, hvor meget PO33- havde oprindeligt. Et overskud af HgCl sættes til den vandige opløsning af prøven.to for at sikre, at al PO33- reagere for at danne bundfaldet.
Hvis et mineralholdigt bly fordøjes i et surt medium, f.eks. Pb-ionerneto+ kan indbetale som PbOto på en platinelektrode ved anvendelse af en elektrogravimetrisk teknik. Reaktionen er:
Pbto+(aq) + 4HtoO (l) ⇌ PbOto(s) + Hto(g) + 2H3ELLER+(ac)
Platinelektroden vejes før og efter, og således bestemmes massen af PbO.to, heraf med en gravimetrisk faktor, massen af bly beregnes.
Calcium i en prøve kan udfældes ved at tilsætte oxalsyre og ammoniak til den vandige opløsning. På denne måde genereres oxalatanionen langsomt og giver et bedre bundfald. Reaktionerne er:
2NH3(ac) + HtoCtoELLER4(ac) → 2NH4+(ac) + CtoELLER4to-(ac)
ACto+(ac) + CtoELLER4to-(ac) → CaCtoELLER4(s)
Men calciumoxalat kalcineres for at producere calciumoxid, et bundfald med en mere defineret sammensætning:
CaCtoELLER4(s) → CaO (s) + CO (g) + COto(g)
Og endelig kan nikkelkoncentrationen i en prøve bestemmes gravimetrisk ved hjælp af dimethylglyoxim (DMG): et organisk bundfald, hvormed det danner et chelat, der udfældes og har en karakteristisk rødlig farve. DMG genereres på stedet:
CH3COCOCH3(aq) + 2NHtoOH (aq) → DMG (aq) + 2HtoO (l)
2DMG (ac) + Nito+(ac) → Ni (DMG)to(s) + 2H+
El Ni (DMG)to Den vejes, og med en støkiometrisk beregning bestemmes det, hvor meget nikkel prøven indeholdt.
Endnu ingen kommentarer