§ 3. Расчеты в весовом анализе

Все вычисления в весовом анализе проводят согласно правилам, изложенным ранее (см. «Введение», § 11 и гл. I, § II).

При правильном выполнении всех аналитических операций весового анализа ошибка опыта определяется точностью взвешивания. При одинаковой абсолютной ошибке взвешивайия большая навеска исходного вещества приводит к большей относительной точности результата анализа, выражаемой в процентах.

Вместе с тем применение очень больших навесок тоже связано с неудобствами, обусловливаемыми необходимостью затраты на их обработку большого количества времени. Поэтому следует учитывать все изложенные соображения при вычислении величин навесок, рассчитываемых по формулам (1) и (2) (см. ниже).

Расчеты ведут с помощью четырехзначных таблиц логарифмов.

Расчет навески анализируемого вещества. Для расчета навески (а) анализируемого вещества составляют пропорцию, исходя из уравнения реакций. Следует также учитывать, что если анализируемое вещество содержит значительное количество посторонних примесей, то навеска должна соответствовать содержанию определяемого вещества в исследуемом образце.

а) Для кристаллических осадков. Например, для определения в кальция в виде навеску анализируемого вещества вычисляют, исходя из следующих уравнений реакций:

т. е.

Следовательно

где 0,5 — рекомендуемая масса весовой формы определяемого вещества (в граммах) для кристаллических осадков.

б) Для аморфных осадков. Например, если анализируют , то навеску вычисляют, исходя из следующих уравнений реакций:

т. е.

Следовательно

где 0,1 — рекомендуемая масса весовой формы (в граммах) определяемого вещества для аморфных осадков.

В общем виде при расчете навесок анализируемых веществ пользуются формулами:

а) при осаждении кристаллических осадков

б) при осаждении аморфных осадков

где а — навеска образца анализируемого вещества, г; — молекулярный вес определяемого вещества; — молекулярный вес весовой формы; 0,5 — практически удобная масса весовой формы определяемого вещества для кристаллических осадков (найдено опытным путем), ; 0,1 — практически удобная масса весовой формы определяемого вещества для аморфных осадков (найдено опытным путем), г; — коэффициенты [в примере (а) , в примере (б) .

Расчет объема раствора осадителя. Для расчета объема раствора осадителя составляют пропорцию, исходя из уравнения реакции. Например:

Количество осадителя (хлористоводородной кислоты) в граммах, необходимое для осаждения -ионов из образца нитрата серебра, вычисляют на основании пропорции:

Для определения объема раствора осадителя необходимо знать его концентрацию и плотность.

Практически количество приливаемого осадителя должно превышать теоретически рассчитанное в полтора раза.

В общем виде при расчете объема раствора осадителя пользуются следующей формулой:

где а — навеска образца анализируемого вещества, г;

— молекулярный вес определяемого вещества;

— молекулярный вес осадителя;

— объем раствора осадителя, р — плотность раствора осадителя,

С — концентрация раствора осадителя,

1,5 — практически найденный коэффициент;

, — коэффициенты, определяемые из уравнений реакций.

Расчет результатов определения при анализе по методу осаждения.

Содержание определяемого вещества обычно вычисляют или в граммах или в процентах.

Расчет массы определяемого вещества. Массу определяемого вещества в граммах находят по формуле:

где — масса весовой формы определяемого вещества, г;

— аналитический множитель (фактор) весового анализа.

Величину находят по справочным таблицам. Он представляет собой отношение

где —молекулярный вес определяемого вещества;

молекулярный вес весовой формы определяемого вещества; т, — коэффициенты.

Например, если нужно определить содержание железа в анализируемом растворе по массе выделенного , то аналитический множитель () выражают отношением

где .

Аналитический множитель (фактор) весового анализа обозначают 3 данном случае Такое обозначение означает, что аналитический множитель пригоден для расчета содержания железа по массе весовой формы . Если аналитический множитель обозначить , то его можно использовать для расчета по массе выделенного железа.

В первом случае:

во втором случае:

Следовательно, при выражении аналитического множителя (фактора) весового анализа в числителе указывают формулу определяемого вещества, а в знаменателе — формулу его весовой формы.

Расчет процентного содержания определяемого вещества. Для вычисления процентного содержания анализируемого вещества исходят из соответствующих пропорций. Например, если необходимо определить процентное содержание железа в анализируемом образце по массе выделенной весовой формы , то по формуле (4):

Следовательно

Подставив в данную формулу значение получим:

В общем виде при расчете процентного содержания определяемого вещества применяют формулу:

где а — навеска образца анализируемого вещества, г; — масса весовой формы определяемого вещества,

— аналитический множитель (фактор) весового анализа.

Расчет результатов определения при анализе по методу выделения.

Процентное содержание определяемого вещества, выделенного в свободном виде, вычисляют, исходя из соответствующих пропорций. Например, если необходимо вычислить процентное содержание в анализируемом образце известняка, то

и так как формула весовой формы та же, что и формула определяемого вещества, то . Тогда

В общем виде при расчете процентного содержания определяемого вещества, выделенного в свободном виде, пользуются формулой:

Расчет результатов анализа при прямом весовом определении по методу отгонки. При прямых определениях летучие продукты обычно выделяют в форме летучих соединений определенного состава.

Кристаллогидраты разлагаются с выделением воды, карбонаты — с образованием и т. п. Поэтому количество определяемого вещества вычисляют по увеличению массы поглотительного прибора. Процентное содержание летучего компонента вычисляют, исходя из соответствующих пропорций.

Например, если необходимо вычислить процентное содержание в карбонате кальция по увеличению массы поглотительного прибора, в котором улавливается выделяющаяся :

В общем виде при расчете процентного содержания определяемого вещества прямым определением по методу отгонки пользуются формулой

где — масса весовой формы вещества, определяемого по увеличению массы поглотительного прибора, г; а — навеска образца анализируемого вещества, г.

Расчет результатов анализа при косвенном определении по методу отгонки. При косвенном способе определения летучие продукты удаляют нагреванием или прокаливанием анализируемого образца.

Например, если необходимо определить процентное содержание влаги в образце угля по потере массы после высушивания навески, то:

где масса ( - масса остатка, г).

Процентное содержание летучего компонента при косвенном определении по методу отгонки вычисляют по формуле:

где а — навеска образца анализируемого вещества, г;

— масса высушенного или прокаленного анализируемого вещества после удаления летучих определяемых компонентов, г.

Расчет результатов анализа по разности косвенного определения.

Иногда определяемое вещество не выделяется, не осаждается и не отгоняется. В таком случае о его содержании судят по разности между массой суммы (в г или ) всех компонентов смеси (находят опытом) и найденной опытом массой остальных компонентов.

Так обычно устанавливают содержание кислорода в органических веществах, когда известно содержание в них углерода, водорода и азота и других элементов.