Sử dụng khi muốn xác định độ ẩm, hay nước kết tinh trong các tinh thể. Sau khi cất hoàn toàn chất cần xác định, hiệu số trước và sau khi cất chính là lượng chất cần xác định.
c) Phương pháp tách: Cấu tử cần xác định được tách ra dưới dạng tự do và được cân trên cân phân tích.
2.3.2. Các yêu cầu dạng tủa và dạng cân 2.3.2.1. Yêu cầu dạng tủa
Để phương pháp phân tích khối lượng đạt được độ chính xác cao, dạng kết tủa phải thỏa mãn những yêu cầu sau:
- Kết tủa cần phải thực tế không tan, lượng nguyên tố cần phân tích còn lại trong dung dịch sau khi kết tủa phải nhỏ hơn 0,1 mg tức là không vượt quá độ nhạy của cân phân tích. Muốn vậy khi tiến hành kết tủa ta phải chọn những điều kiện thích hợp như pa tối ưu, nồng độ thuốc thử, nhiệt độ thích hợp để kết tủa hình thành thực tế không tan.
- Kết tủa thu được cần phải tinh khiết, không cộng kết, hấp phụ hay hấp thụ các tạp chất. Nếu có chất lạ lẫn vào thì nó phải được loại trừ trong qua trình lọc, rửa, sấy, nung. Chỉ có như vậy thì dạng cân mới có thành phần xác định ứng đúng với công thức hóa học của nó.
- Kết tủa cần thu được dưới dạng dễ lọc rửa để có thể tách ra khỏi dung dịch một cách nhanh chóng và thuận lợi nhất.
- Dạng kết tủa phải chuyển thành dạng cân dễ dàng và hoàn toàn khi sấy hoặc nung. 2.3.2.2. Yêu cầu dạng cân
Dạng cân phải thỏa mãn các yêu cầu sau:
- phải có thành phần xác định, đúng với công thức hóa học xác định.
- khá bền về mặt hóa học: trong không khí nó không hút ẩm, không tác dụng với oxi và khí cacbonic, không bị phân hủy dưới tác dụng của ánh sáng trong quá trình làm nguội và cân,...
- hàm lượng các nguyên tố phân tích trong dạng cân càng nhỏ càng tốt, tức hệ số chuyển chàng nhỏ càng tốt, vì như vậy sai số mắc phải khi phân tích (do cân, do kết tủa bị tan khi rửa, ..) sẽ ít tức là kết quả phân tích càng chính xác.
Thí dụ, có thể xác định Cr3+ dưới dạng cân là BaCrO4 hoặc Cr2O3. Giả sử, sai số tuyệt đối khi cân BaCrO4 và Cr2O3 đều là 1 mg, nhưng khi cân ở dạng Cr2O3 thì sai số là 52 x 2/152 = 0,7mg Cr, còn khi cân ở dạng BaCrO4 thì sai số là 52x1/253,3 = 0, 20mg Cr, nhỏ hơn trường hợp trước 0,7/0,2=3,5 lần.
Khi tiến hành kết tủa một ion nào đó, ta phải tìm những điều kiện tối ưu để chuyển ion đó vào dạng kết tủa hoàn toàn và kết tủa tạo thành phải có kích thước hạt lớn, ít hấp phụ các chất bẩn, dễ lọc, dễ rửa, ...
- muốn kết tủa hoàn toàn một chất ta thường dùng lượng dư thuốc thử so với lượng tính theo lý thuyết (tính theo tích số tan), thường là dư gấp đôi hoặc nhiều hơn (vì độ tan của kết tủa giảm nhiều khi trong dung dịch có mặt ion chung).
2.3.3. Các bước tiến hành và kỹ thuật phân tích trọng lượng 2.3.3.1. Kỹ thuật kết tủa
a) chọn thuốc thử thích hợp để kết tủa:
2.3.3.2. Lọc và rửa tủa
Lọc: có thể lọc qua phểu xốp hoặc giấy lọc.
Giấy lọc:
Phểu xốp:
Được đánh số 1, 2, 3, ... số càng tăng thì phểu càng mịn. Khi dùng lưu ý bảo quản lớp xốp (tránh cạo sát làm hỏng lớp xốp).
Rửa kết tủa:
Mục đích của việc rửa kết tủa là để làm sạch kết tủa, nhưng kết tủa không bị tan mất trong quá trình rửa. Để thỏa mãn yêu cầu trên ta có thể chọn một trong các dung dịch rửa sau tùy thuộc vào loại kết tủa:
-nước rửa là dung dịch có chứa thuốc thử: nếu thuốc thử dễ bị phân hủy hoạc bay hơi khi sấy và nung kết tủa thì có thể thêm thuốc thử vào nước rửa, bằng cách này sẽ làm giảm bớt sự tan kết tủa.
- nước rửa là dung dịch điện ly có thể tránh được hiện tượng pepti hóa của các kết tủa keo.
- dung dịch rửa có chứa chất ngăn cản sự thủy phân của kết tủa để ngăn cản kết tủa tan.
Ví dụ kết tủa MgNH4PO4 dễ bị thủy phân: MgNH4PO4 + H2O ↔ MgHPO4 + NH4OH
Để ngăn cản phản ứng này ta dùng dung dịch rửa có chứa NH3 để rửa kết tủa MgNH4PO4.
- nếu kết tủa ít tan, không bị thủy phân, không bị pepti hóa khi lọc thì chỉ cần rửa bằng nước cất.
Đối với mọi loại nước rửa, khi rửa cần nhớ rằng với cùng một lượng nước rửa nên chia ra rửa làm nhiều lần và cần để nước rửa của lần trước chảy hết rồi mới rửa tiếp lần sau, rửa như vậy kết tủa mới sạch. Kết quả tính toán cho thấy:
2.3.3.3. Chuẩn bị dạng cân
Sấy kết tủa: sau khi lọc xong kết tủa, ta lấy một tờ giấy lọc (ghi tên để phân biệt) và dựng lên phểu đựng kết tủa rồi đêm sấy ở nhiệt độ 95-105 độ C trong khoảng 20-30 phút. Đối với loại kết tủa chỉ cần sấy đã chuyển sang dạng cân thì cần phải sấy nhiều lần đến khi kết tủa có khối lượng không đổi.
Kết tủa sau khi sấy xong, ta lấy kết tủa cùng giấy bạc ra khỏi phểu và đưa vào chén nung (chén sứ hay platin theo yêu cầu) đã biết khối lượng chính xác rồi đưa vào lò nung, mới đầu để ở ngoài miệng lò rồi mới dần dần chuyển vào trong lò để tránh hiện tượng nhiệt độ tăng đột ngột, giấy lọc cháy mạnh làm bay hết chất kết tủa và nếu chén sứ thì dễ bị vỡ. Nung khoảng 1h thì lấy chén ra, đặt trên tấm amiang và cho vào bình hút ẩm, chờ nguội rồi đêm cân, rồi lại đêm cân. Cứ làm như vậy cho đến khi khối lượng kết tủa không đổi.
2.3.4. Cách tính toán trong phân tích trọng lượng 2.3.4.1. Hệ số chuyển (K)
Thông thường dạng cân không phải là dạng cần xác định hàm lượng, vì vậy, từ khối lượng của dạng cân tính khối lượng của dạng cần xác định hàm lượng. Do đó, để tiện cho việc tính kết quả phân tích, người ta đưa ra khái niệm hệ số chuyển. Đó là đại lượng mà ta cần phải nhân khối lượng của dạng cân với nó để được khối lượng của dạng cần xác định, thông thường hệ số chuyển là tỉ số của khối lượng của một, hai hoặc nhiều nguyên tử hoặc phân tử hoặc ion của dạng cần xác định và khối lượng phân tử của dạng cân. Nói cách khác hệ số chuyển chỉ ra có bao nhiêu gam nguyên tố (chất) cần định phân trong 1 gam dạng cân. Trong trường hợp cần xác định Si thì hệ số chuyển từ SiO2 (dạng cân) thành Si dạng cần xác định là: can dang dinh xac can dang M M K _ _ _ _ =
Thí dụ khác: nếu dạng cân là Mg2P2O4 và dạng cần xác định hàm lượng là Mg; MgO hay MgCO3 thì hệ số chuyển lần lượt là:
42 2 2 2 O P Mg Mg M M K = 4 2 2 2 O P Mg MgO M M K = 4 2 2 3 2 O P Mg MgCO M M K = 2.3.4.2. Hệ số pha loãng (F)
2.3.4.3. Công thức tính
Giả sử lượng cân mẫu là a (g). Khối lượng dạng cân là q (g). K là hệ số chuyển. Hàm lượng tính theo % khối lượng của A là:
100. . ) %( = ⋅ a K q A C
Nếu p gam mẫu chứa trong V ml dung dịch mà lấy ra v ml để phân tích thì:
100. . . . ) %( = ⋅ v a V K q A C
Trong trường hợp phân tích khí và hơi thì cách tính khá đơn giản. Ví dụ, để xác định độ ẩm của mẫu, ta lấy p (g) mẫu, Sau khi sấy khô thì còn lại p’ (g). Vậy độ ẩm của mẫu là: 100 % , ⋅ − = p p p C
2.3.5. Ví dụ định lượng bằng phương pháp trọng lượng 2.3.5.1. Định lượng ion Fe3+
Trong môi trường acid pH ~ 4 Fe3+ sẽ phản ứng với dung dịch NH4OH tạo kết tủa Fe(OH)3. Kết tủa được rửa trong dung dịch nóng chứa NH4NO3 (1%). Lọc, than hóa, nung ở nhiệt độ 850 độ C, thu được dạng cân Fe2O3, từ đó tính hàm lượng của Fe3+ trong mẫu.
2Fe3+ + 6NH3 + (6+x)H2O → 2Fe(OH)3.xH2O + 6NH4+ 2Fe(OH)3.xH2O →(9000C) Fe2O3 + (x+3)H2O 2.3.5.2. Định lượng ion Al3+ - TK
Trong môi trường kiềm nhẹ ammoniac, Mg2+ sẽ phản ứng với dung dịch (NH4)2HPO4.6H2O tạo kết tủa MgNH4PO4.6H2O. Kết tủa được rửa bằng dung dịch NH3 10% cho đến khi hết ion Cl- (thử bằng AgNO3) rồi rửa tiếp trong dung dịch nóng chứa NH4NO3 (1%). Lọc, than hóa, nung ở nhiệt độ 850 độ C, thu được dạng cân Mg2P2O7, từ đó tính hàm lượng của Mg2+ trong mẫu.
Mg2+ + (NH4)2HPO4 + 6H2O → MgNH4PO4.6H2O↓ + NH4+ + H+ MgNH4PO4.6H2O → MgNH4PO4 + 6H2O
2MgNH4PO4 → Mg2P2O7 + 2NH3 + H2O 2.3.5.4. Định lượng ion SO42- - TK
2.3.5.5. Định lượng ion PO43- - TK
⇌