重量分析基本操作

       重量分析基本操作 重量分析中，试样的干燥、称取和溶解与其他分析方法相同，不再叙述，但通常称样量是使形成结晶形沉淀的量不超过0.5g，胶状沉淀不超过0.2g来进行估算的。1 沉淀的形成应根据沉淀的不同性质采取不同的操作方法。形成晶形沉淀一般是在热的、较稀的溶液中进行，沉淀剂用滴管家入。操作时，左手拿滴管滴加沉淀剂溶液；滴管口需接近液面以防溶液溅出；滴加速度要慢，接近沉淀时可以稍快。与此同时，右手持玻璃棒充分搅拌，且不要碰到烧杯的壁或底。充分搅拌的目的是防止沉淀剂局部过浓而形成的沉淀太细，太细的沉淀容易吸附杂质而难以洗涤。要检查沉淀是否的方法是：静置，待沉淀后，于上层清液液面加入少量沉淀剂，观察是否出现浑浊。沉淀后，盖上表面皿，放置过夜或在水浴上加热1h左右，使沉淀陈化。形成非晶形沉淀时，宜用较浓的沉淀剂，加入沉淀剂的速度和搅拌的速度都可以快些，沉淀后用适量热试剂水稀释，不必放置陈化。2 沉淀的过滤和洗涤需要灼烧的沉淀，要用定量（无灰）滤纸过滤；而对于过滤后只要烘干就可进行称量的沉淀，则可用微孔玻璃滤埚过滤。2.1 用滤纸过滤（1） 滤纸的选择国产滤纸有三种，即快速型、中速型和慢速型，要根据沉淀的量和沉淀的性质选用合适的滤纸，定量滤纸的规格见表3-4。表3-4 定量滤纸的规格类别和标志快速（白条）中速（蓝条）慢速（红条）每平方米的质量 g757580孔度大中小ω水份 % ≤777ω灰份 % ≤0.010.010.01应用示例氢氧化铁碳酸锌（2） 漏斗的准备应选用锥体角度为60º，颈长一般为15cm～20cm的漏斗，颈的内径以3mm～5mm为宜。所用滤纸选定后，先将手洗净擦干，将滤纸轻轻地对折后再对折。为保证滤纸与漏斗密合，**次对折时暂不压紧（图3-14），可改变滤纸折叠的角度，直到与漏斗密合为止（这时可把滤纸压紧，但不要用手指在滤纸上抹，以免滤纸破裂）。为了使滤纸的三层那边能紧贴漏斗，常把这三层的外面两层撕去一角（撕下来的纸角保存起来，以备需要时擦拭沾在烧杯口外或漏斗壁上少量残留的沉淀用），用手指按住滤纸中三层的一边，以少量的水润湿滤纸，使它紧贴在漏斗壁上，轻压滤纸，赶走气泡（切物上下搓揉）加水*滤纸边缘，使之形成水柱（即漏斗颈中水充满）。若不能形成完整的水柱，可一边用手指赌住漏斗的下口，一边稍掀起三层那一边的滤纸，用洗瓶在滤纸和漏斗之间加水，使漏斗颈和锥体的大部分被水充满，然后一边轻轻按下掀起的滤纸，一边断续放开堵在出口处的手指，即可形成水柱。将这准备好的漏斗放在漏斗架上，盖上表面皿，下接一清洁烧杯，烧杯的内壁与漏斗出口尖处接触，收集滤液的烧杯也用表面皿盖好，然后开始过滤。图3-14 滤纸的折叠和安放（3） 过滤和洗涤操作一般采用倾注法进行过滤，具体操纵粉三步：**步：在漏斗上方将玻璃棒从烧杯中慢慢取出并直立于漏斗中，下端对着三层滤纸的那一边约2/3滤纸高处，尽可能靠近滤纸，但不要碰到滤纸（图3-15a），将上层清液沿着玻璃棒倾入漏斗，漏斗中的液面不得高于滤纸的2/3高度。用约15ml洗涤液吹洗玻璃棒和杯壁并进行搅拌，澄清后再按上法滤出清液。当倾注暂停时，要小心地把烧杯扶正，玻璃棒不离杯嘴（图3-15b），到*后一滴流完后，立即将玻璃棒收回直接放入烧杯中（图3-15c）此时玻璃棒不要靠在烧杯嘴处，因为此处可能沾有少量的沉淀。然后将烧杯从漏斗上移开。如此反复用洗涤液洗2～3次，使粘附在杯壁的沉淀洗下，并将杯中的沉淀进行初步的洗涤。**步：将沉淀转移到滤纸上。为此用少量洗涤液冲洗杯壁和玻璃棒上的沉淀，再把沉淀搅起，将悬浮液小心地转移到滤纸上，每次加入的悬浮液不得超过滤纸锥体高度的2/3。如此反复进行几次，尽可能地将沉淀转移到滤纸上。烧杯中残留的少量沉淀，则可按图3-16所示的方法转移。 （a）玻璃棒垂直紧靠烧杯嘴， （b）慢慢扶正烧杯，但杯 （c）玻璃棒远离烧杯嘴搁放下端对着滤纸三层的一边，但 嘴仍与玻璃棒贴紧，接住不能碰到滤纸 *后一滴溶液图3-15 过滤 图3-16 残留沉淀的转移 图3-17 玻帚和沉淀的洗涤第三步：洗涤烧杯和洗涤沉淀。粘附在烧杯壁上和玻璃棒上的沉淀，可用玻帚（图3-17）自上而下刷*杯底，再转移到滤纸上。也可用撕下的滤纸角擦净玻棒和烧杯的内壁，将擦过的滤纸角放在漏斗的沉淀里，*后在滤纸上将沉淀洗*无杂质。洗涤沉淀时应先使洗瓶出口管充满液体，然后用细小的洗涤液流缓慢地从滤纸上部沿漏斗壁螺旋向下冲洗，绝不可骤然浇在沉淀上。待上一次洗涤液流完后，再进行下一次洗涤。在滤纸上洗涤沉淀的目的主要是洗去杂质，并将粘附在滤纸上部的沉淀冲洗*下部。为了检查沉淀是否洗净，先用洗瓶将漏斗颈下端外壁洗净，用小试管或表面皿收集滤液少许，用适当的方法（例如用AgNO3检查是否有Cl-）进行检验。过滤和洗涤沉淀的操作必须不间断的一气呵成。否则，搁置较久的沉淀干涸后，几乎无法将其洗净。2.2 用微孔玻璃过滤器过滤微孔玻璃过滤器分滤埚形和漏斗形两种类型（图3-18a、b），前者称玻璃滤埚，后者称砂芯漏斗，这两种玻璃滤器虽然形状不同，但其底部滤片皆是用玻璃砂在600℃左右烧结制成的多孔滤板。根据滤板平均孔径分级，GB/T11415-89将微孔玻璃过滤器分成8种规格（表3-5）。 （a） （b） （c） 图3-18 玻璃过滤器与吸滤瓶 表3-5 玻璃过滤器的牌号和分级牌号平均孔径分级 μm与G牌号比较(旧牌号)≥≤P1.6—1.6相当G6P41.64相当G5P10410相当G4AP161016相当G4P401640相当G3P10040100包含G2、G1和G1AP160100160等同G0P250160250等同G00化学分析中常用G3、G4、P40、P16号滤器。玻璃滤器一般可用洗涤。用自来水冲洗后再用纯水荡洗，并在吸滤瓶上抽洗干净，抽洗干净的滤埚不能用手直接接触，可用洁净的软纸衬垫着拿取，将其放在洁净的烧杯中，同称量瓶的准备一样，盖上表面皿，置于烘箱中在烘沉淀的温度下烘干，直*恒重（连续两次称量之差不超过沉淀质量的千分之一）。玻璃滤器不能用来过滤不易溶解的沉淀（如二氧化硅等），否则沉淀将无法清洗；也不宜用来过滤浆状沉淀，因为它会堵塞烧结玻璃的细孔。不能用来过滤碱性强的溶液，不能用碱液清洗滤器。滤器用过或，先尽量倒出其中沉淀，再用适当的清洗剂清洗（参见表3-6），不能用去污粉洗涤，也不要用坚硬的物体擦划滤板。表3-6 玻璃过滤器常用清洗剂沉淀物清洗剂油脂等各种有机物先用等适当的有机溶剂洗涤，继用铬酸洗液洗氧化亚铜、铁斑含KClO4的热浓盐酸汞渣热浓HNO3氯化银氨水或NaS2O4溶液铝质、硅质残渣先用HF，继用浓H2SO4洗涤，随即用纯水反复漂洗几次二氧化锰HNO3-H2O2玻璃滤器配合吸滤瓶使用（图3-18c），过滤时先开水泵，接上橡皮管，倒入过滤溶液。过滤完毕，应先拔下橡皮管，关水泵。否则由于瓶内负压，会使自来水倒吸入瓶。3 沉淀的干燥和灼烧3.1 干燥器的准备和使用干燥器如图3-19所示。干燥剂装到下室的一半即可，装干燥剂时，可用一张稍大的纸图3-19 干燥器折成喇叭形，放入干燥器底，从中倒入干燥剂。常用干燥剂见表3-7。表3-7 常用干燥剂干燥剂25℃时，干燥后的空气中残留的水份 mg/L再生方法CaCl2（无水）0.14～0.25烘干CaO3×10-3烘干NaOH（熔融）0.16熔融MgO8×10-3再生困难CaSO4（无水）5×10-3于230℃～250℃加热H2SO4（95%～99%）3×10-3～0.30蒸发浓缩Mg（ClO4）2（无水）5×10-4减压下，于220℃加热P2O510-5不能再生硅胶～1×10-3于110℃烘干干燥器的沿口和盖沿均为磨砂平面，用时涂敷一层凡士林以增加其密封性。开启和移动干燥器时应特别小心，应按图3-20操作。 图3-20 干燥器的开启、关闭和移动3.2 坩埚的准备坩埚是用来进行高温灼烧的器皿。如图3-21a。重量分析中常用30ml的瓷坩埚灼烧沉淀。为了便于识别坩埚，可用CoCl2或FeCl3在干燥的坩埚上编号，烘干灼烧后，即可留下不褪色的字迹。坩埚钳（图3-21b）是用来夹持热的坩埚和坩埚盖。（a） （b）图3-21 坩埚和坩埚钳坩埚在使用前需灼烧*恒重，即两次称量相差0.2mg以下。方法是可将编好号，烘干的瓷坩埚，用长坩埚钳渐渐移入800℃～850℃马弗炉中（坩埚直立并盖上坩埚盖，但留有空隙），空坩埚**次灼烧15min～30min后，移*马弗炉口上稍冷，用热坩埚钳移入干燥器内冷却45min～50 min，然后称量。**次再灼烧15min，冷却，称量（每次冷却时间要相同），直*恒重。将恒重的坩埚放在干燥器中备用。3.3 沉淀的包裹晶形沉淀一般体积较小，可按图3-22所示的方法包裹。*后将卷成小卷的滤纸放入已恒重的坩埚中，包裹层数较多的一面朝上，以便于炭化和灰化。 图3-22 沉淀的包裹 对于胶状沉淀，由于体积一般较大，不宜采用上述包裹方法，而是用玻棒从滤纸三层的部分将其挑起，然后用玻棒将滤纸向中间折叠，将三层部分的滤纸折在*外面，包成锥形滤纸包。用玻棒轻轻按住滤纸包，旋转漏斗颈，慢慢将滤纸包从漏斗的锥底移*上沿，这样可擦下粘附在漏斗上的沉淀，将滤纸包移*恒重的坩埚中，尖头草上，再仔细检查烧杯嘴和漏斗内是否残留沉淀，如有沉淀，可用准备漏斗时撕下的滤纸再擦拭，一并放入坩埚内。此法也可用于包裹晶形沉淀。3.4 沉淀的烘干、灼烧和恒重如图3-23所示，用煤气灯小心加热坩埚盖，这时热空气流反射到坩埚内部，使滤纸和沉淀烘干，并利于滤纸的炭化。要防止温度升得太快，坩埚中氧不足致使滤纸变成整块的炭，如果生成大块炭，则使滤纸炭化非常困难。在炭化时不能让滤纸着火，否则会将一些微粒扬出。万一着火，应立即将坩埚盖盖好，同时移去火源使其灭火，不可用嘴吹灭。 （a） （c） （b）图3-23 坩埚（沉淀）的烘干和灼烧 滤纸烘干，部分炭化后，将灯放在坩埚下（图3-23c），先用小火使滤纸大部分炭化，再逐渐加大火焰把炭烧成灰。炭粒消失后，可改用喷灯在一定的温度下灼烧沉淀片刻，如BaSO4沉淀，一般**次灼烧30min，按空坩埚冷却方法冷却、称重，然后进行**次灼烧（只需15min），称重，*恒重。使用马弗炉灼烧沉淀时，沉淀和滤纸的干燥、炭化和灰化过程，应事先在煤气灯上或电炉上进行，灰化后将坩埚移入适当温度的马弗炉中。在与灼烧空坩埚时相同温度下，**次灼烧40 min～45 min，**次灼烧20 min，冷却，称量条件同空坩埚。还需指出的是，干燥器内并非优良干燥，这是因为各种干燥剂均具有一定的蒸气压。灼烧后的坩埚或沉淀若在干燥器内放置过久，则由于吸收了干燥器空气中的水分而使重量略有增加，因此应严格控制坩埚在干燥器内的冷却时间。采用玻璃滤器过滤的沉淀只需在较低温度甚*室温下干燥。若使用烘箱烘干沉淀，则应注意烘箱温度的控制，一般保持在指定温度上下5℃范围内。空坩埚和装有沉淀的坩埚必须在相同的条件下烘干和称量。