Analiza wagowa przykady zada z rozwizaniem mnoniki analityczne

Analiza wagowa (przykłady zadań z rozwiązaniem) Ø Ø mnożniki analityczne, przeliczanie wyników analiz na substancję suchą lub wilgotną, pośrednie oznaczenia analityczne, straty w trakcie przemywania osadów

Analiza wagowa v Analiza wagowa – precyzyjne określenie masy oznaczanych ilościowe substancji lub ubytków w wyniku ulatniania się oznaczanych substancji, opiera się na prawie stałych stosunków wagowych: Ø oznaczania przeprowadza się przez przeprowadzanie oznaczanych substancji w trudno rozpuszczalne osady w danym środowisku z zastosowaniem dobranych odczynników chemicznych, Ø masa powstającego osadu w postaci rozpuszczonej nie powinna przekraczać 0, 1 mg (dokładności wagi analitycznej).

Analiza wagowa v Warunki stosowania analizy: Ø oznaczane ilościowo składniki występują w analizowanej próbce w ilościach umożliwiających dokładne ich zważenie, Ø strącone osady powinny być praktycznie nierozpuszczalne w danym środowisku (minimalne iloczyny rozpuszczalności w środowisku wodnym tj. stężenie molowe nasyconego roztworu powinno być mniejsze od 10 -6 mol/dm 3, Ø oznaczane osady powinny mieć określne i stałe składy ilościowe, ewentualne zmiany w procesie suszenia lub prażenia są również ściśle określone.

Mnożniki analityczne v Mnożniki stosuje się w przypadku przeliczania mas otrzymanych substancji w trakcie analizy na równoważne masy odpowiednich związków lub pierwiastków, w obliczeniach spełniają role współczynników analitycznych: Ø przykład: - oznaczenie zawartości bromu w analizowanej próbce przez wytrącenie bromu z użyciem Ag. NO 3 (Ag+ + Br- Ag. Br) ü MAg. Br = 187, 78 g/mol, MBr = 79, 91 g/mol ü mnożnik określa zawartość bromu w jednostce masy Ag. Br.

Mnożniki analityczne – przykłady v Oblicz mnożnik analityczny dla: Fe 2 O 3 / Fe(OH)3, I/Pb. I 2, Ba/Ba. SO 4: üMFe 2 O 3 = 159, 77 g/mol, MFe(OH)3 = 106, 88 g/mol üMI = 126, 9 g/mol, MPb. I 2 = 461, 0 g/mol ü üMBa = 137, 33 g/mol, MBa. SO 4 = 233, 4 g/mol ü

Przykłady zadań z zastosowaniem mnożnika analitycznego v. Zad. 1 Próbkę technicznego jodku potasu rozpuszczono w wodzie, a następnie jony jodkowe wytrącono z użyciem Pb(NO 3)2. Po wysuszeniu masa strąconego Pb. I 2 wyniosła 1, 5 g. Oblicz zawartość jodu w badanej próbce. Ø Rozwiązanie: ü 2 K+ + 2 I- + Pb 2+ + 2 NO 3 - Pb. I 2 + 2 K+ + 2 NO 3ü MI = 126, 9 g/mol, ü MPb. I 2 = 461, 0 g/mol ü m. I = 1, 5 g ∙ 0, 551 = 0, 8265 g

Przykłady zadań z zastosowaniem mnożnika analitycznego v Zad. 2 Próbkę 1, 25 g technicznego chlorku wapnia rozpuszczono w wodzie, a następnie kationy wapnia wytrącono z użyciem nadmiaru Na 3 PO 4. Po osączeniu i wysuszeniu masa strąconego Ca 3(PO 4)2 wyniosła 1, 05 g. Oblicz zawartość procentową wapnia w badanej próbce. Ø Rozwiązanie: ü 3 Ca 2+ + 6 Cl- + 6 Na+ + 2 PO 43 - Ca 3(PO 4)2 + 6 Cl- + 6 Na+ ü MCa = 40, 08 g/mol; MCa 3(PO 4)2 = 310, 18 g/mol ü m. Ca = 1, 05 g ∙ 0, 376 = 0, 395 g

Przykłady zadań z zastosowaniem mnożnika analitycznego v. Zad. 3 Próbkę wodorotlenku żelaza(II) wyprażono w powietrzu otrzymując 2, 5 g tlenku żelaza(III). Obliczyć w próbce zawartość: a) czystego Fe(OH)2; b) żelaza; c) Fe. O Ø Rozwiązanie: Ø a) ü 4 Fe(OH)2 + O 2 2 Fe 2 O 3 + 4 H 2 O ü MFe(OH)2 = 89, 85 g/mol; MFe 2 O 3 = 159, 70 g/mol ü ü m. Fe(OH)2 = 2, 5 g ∙ 1, 125 = 2, 8125 g

Przykłady zadań z zastosowaniem mnożnika analitycznego v Zad. 3 Ø Rozwiązanie: b) ü M = 55, 85, 08 g/mol; MFe 2 O 3 = 159, 70 g/mol ü m. Fe = 2, 5 g ∙ 0, 699 = 1, 7475 g Ø Rozwiązanie: c) ü MFe. O = 71, 85 g/mol; MFe 2 O 3 = 159, 70 g/mol ü ü m. Fe. O = 2, 5 g ∙ 0, 900 = 2, 25 g

Przykłady zadań z zastosowaniem mnożnika analitycznego v. Zad. 4 Próbkę rudy chromitu - Fe. Cr 2 O 4 o masie 0, 75 g poddano przeróbkom polegającym prażeniu w powietrzu z węglanem sodu a następnie w zakwaszonym roztworze przeprowadzono w dwuchromian(VI), który ogrzewano z węglem. Otrzymano 250 mg tlenku chromu(III). Obliczyć procentową zawartość czystego chromitu w rudzie. Ø Rozwiązanie: ü 4 Fe. Cr 2 O 4 + 7 O 2 + 8 Na 2 CO 3 8 Na 2 Cr. O 4 + 2 Fe 2 O 3 + 8 CO 2 ü 2 Na 2 Cr. O 4 + 2 H+ Na 2 Cr 2 O 7 + H 2 O + 2 Na+ ü Na 2 Cr 2 O 7 + 2 C Cr 2 O 3 + Na 2 CO 3 + CO

Przykłady zadań z zastosowaniem mnożnika analitycznego v. Zad. 4 / cd Ø Rozwiązanie: ü z jednego mola Fe. Cr 2 O 4 powstaje jeden mol Cr 2 O 3 ü MFe. Cr 2 O 4 = 223, 85 g/mol; MCr 2 O 3 = 152, 00 g/mol ü m. Fe. Cr 2 O 4 = 0, 25 g ∙ 1, 473 = 0, 36825 g = 0, 368 g

Przykłady zadań – przeliczanie wyników analiz na substancję suchą lub wilgotną v. Zad. 5 Fosforyty – skała składające się minerałów: apatyty, kwarc, kalcyt, kaolinit, montmorylonit, limonit glaukonit zawierają 3, 5 % wilgoci i 10, 3 % wody związanej oraz 14, 5 % tlenku fosforu(V). Przelicz procentową zawartość P 4 O 10 na substancję suchą. Ø Rozwiązanie: ü 100 g fosforytu zawiera: § m. H 2 O = 3, 5 g (3, 5 % wilgoci) + 10, 3 g (10, 3% wody związanej) = 13, 8 g, § mbezwodnego fosforytu = 100 g – 13, 8 g = 86, 2 g

Przykłady zadań – przeliczanie wyników analiz na substancję suchą lub wilgotną v Zad. 6 Analiza suchej kopaliny zawierającej minerał kriolit wykazała następujący skład w procentach wagowych: Al – 6, 75%, Na – 17, 25 %, F – 28, 50% oraz 42, 6 % złoża. Przelicz wyniki analizy na minerał wilgotny zawierający 4, 9 % wilgoci. Ø Rozwiązanie: ü mwilgotnej kapaliny = 100 g + 4, 9 g (4, 9% wilgoci) = 104, 9 g

Pośrednie oznaczenia analityczne v. Warunki stosowania metod pośrednich: Ø pośrednie metody oznaczenia stosuje się w przypadku braku możliwości rozdzielenia składników mieszaniny (np. wytrącenia składnika / składników w postaci osadu), Ø pośrednia metoda sprowadza się do oznaczenia ilościowo łącznej masy mieszaniny za pomocą odpowiednich reakcji, Ø z masy pierwotnej i sumarycznej masy otrzymanych związków oblicza się zawartość poszczególnych składników mieszaniny analizowanej próbki, v. W roztworze zawierającym mieszaninę np. , Na. Cl i KCl: Ø nie ma możliwości bezpośredniego oznaczenia masy tych chlorków, Ø istnieje możliwości oznaczenia masy jonów chlorkowych poprzez wytrącenie ich w formie trudno rozpuszczalnego osadu (np. Ag. Cl, Pb. Cl 2).

Pośrednie oznaczenia analityczne v. Zad. 7 W 150 cm 3 roztworu znajduje się 1, 0815 g mieszaniny jodu sodu i jodku potasu. Pobrano 50 cm 3 roztworu i roztworem Ag. NO 3 wytrącono 0, 5478 g jodku srebra. Oblicz procentowy udział jodków w mieszaninie. Ø Rozwiązanie: ü z 1 mola anionów I- powstaje 1 mol Ag. I, liczba moli Ag. I musi być równa sumie moli jodkowych w mieszaninie, ü MNa. I = 149, 9 g/mol; MKI = 166 g/mol; MAg. I = 234, 77 g/mol, ü m. Na. I = x; m. KI = 1/3 ∙ 1, 0815 g – x = 0, 3605 g – x,

Pośrednie oznaczenia analityczne Ø Rozwiązanie zad. 7 cd. : ü ü 16, 1 x = 58, 06168 g – 54, 03895 g x = 0, 249859 g (Na. I w 50 cm 3 roztworu) m. Na. I w 150 cm 3 = 3 ∙ 0, 249859 g ≈ 0, 7495 g m. KI w 150 cm 3 = 1, 0815 g - 0, 7496 g ≈ 0, 332 g

Pośrednie oznaczenia analityczne v. Zad. 8 Mieszaninę o masie 850 mg czystego chlorku potasu i bromku potasu rozpuszczono w wodzie i dodano nadmiar zakwaszonego HNO 3 roztworu Ag. NO 3. Po odsączeniu i wysuszeniu masa mieszaniny chlorku i bromku srebra wyniosła 1285 mg. Oblicz procentową zawartość bromu w mieszaninie. Ø Rozwiązanie: ü Cl- + Br- + K+ +2 Ag++ 2 NO 3 - Ag. Cl↓+ Ag. Br↓+ 2 K+ + 2 NO 3ü MKCl = 74, 55 g/mol; MKBr = 119 g/mol; MAg. Cl = 143, 32 g/mol; MAg. Br = 187, 77 g/mol, ü mnożniki analityczne:

Pośrednie oznaczenia analityczne v Zad. 8 – rozwiązanie cd. : Ø masy substratach i produktach: ü ms. KCl = 2, 103 ∙ x; ms. KBr = 1, 489 ∙ y ; ü mp. Ag. Cl = 4, 043 ∙ x; mp. Ag. Br = 2, 35 ∙ y Ø układ dwóch zależnych równań: ü 2, 103 ∙ x + 1, 489 ∙ y = 0, 85 g 4, 043 ∙ x + 2, 35 ∙ y = 1, 285 g ------------------ ü 1, 634 g – 2, 86 y + 2, 35 y =1, 285 g ü - 0, 53 ∙ y = - 0, 349 g ü y = 0, 658 g = m. Ag. Br

Pośrednie oznaczenia analityczne v. Zad. 9 Mieszaninę Na. Cl i Na. NO 3 o łącznej masie 0, 95 g odparowano do sucha w stężonym HNO 3 i otrzymano 1, 223 g azotanu(V) sodu. Oblicz zawartość składników w mieszaninie. Ø ü ü Rozwiązanie: Na. Cl + HNO 3 Na. NO 3 + HCl↑ MNa. Cl = 58, 45 g/mol; MNa. NO 3 = 85, 01 g/mol; m. Na. Cl = x; m. Na. NO 3 = 0, 95 g – x, liczba moli Na. NO 3 jest równa sumie liczbie moli Na. NO 3 zwartego w mieszaninie i liczbie moli powstałego z Na. Cl, ü 71, 452 g = 26, 56 ∙ x + 55, 5275 g ü m. Na. Cl = x = 0, 59956 g ≈ 0, 6 g; m. Na. NO 3 = 0, 95 g – 0, 6 g = 0, 35 g

Pośrednie oznaczenia analityczne v. Zad. 10 Mieszaninę KI i K 2 SO 4 o łącznej masie 0, 670 g rozpuszczono w wodzie a następnie wytrącono aniony jodkowe roztworem Ag. NO 3. Masa otrzymanego osadu wyniosła 0, 4889 g. Oblicz zawartość procentową zawartość siarczanu(VI) w mieszaninie. Ø ü ü Rozwiązanie: K+ + I- + Ag+ + NO 3 - Ag. I↓ + K+ + NO 3 MKI = 166 g/mol; MAg. I = 234, 77 g/mol liczba moli Ag. I jest równa liczbie moli KI w mieszaninie, 166 g KI ------- 234, 77 g Ag. I x ------- 0, 4889 g Ag. I --------------------x = 0, 3457 g ü m. K 2 SO 4 = 0, 67 g – 0, 3457 g = = 0, 3243 g

Pośrednie oznaczenia analityczne v. Zad. 11 Próbka krzemionki o masie 1, 5 g zawiera domieszki Al 2 O 3 i Fe 3 O 4 o łącznej masie 0, 062 g. Analiza próbki wykazała, że krzemionka zwiera 1, 75% Fe. O. Oblicz procentową zawartość Al 2 O 3 w próbce. Ø ü ü ü Rozwiązanie: MFe. O = 71, 85 g/mol; MFe 3 O 4 = 231, 55 g/mol Fe 3 O 4 (Fe. O∙Fe 2 O 3) 3 Fe. O + ½ ∙ O 2, m. Fe. O = 1, 5 g ∙ 1, 75% : 100% = 0, 02625 g ü m. Al 2 O 3 = 0, 062 g – 0, 0282 g = 0, 0338 g,

Straty podczas przemywania osadów v Zad. 12 Obliczyć w procentach masowych straty masy, które powstaną po przemyciu 200 mg Ag. Br (KSOAg. Br = 5, 35 ∙ 10 -13): a)100 cm 3 czystej wody, b)100 cm 3 0, 01 molowego roztworu kwasu HBr, c) wyjaśnić różnice w otrzymanych wynikach. Ø Rozwiązanie: ü MAg. Br = 187, 77 g/mol; Vr = 100 cm 3 = 0, 1 dm 3 a) rozpuszczalność Ag. Br w wodzie: ü m. Ag. Br = 7, 31 ∙ 10 -7 mol/dm 3 ∙ 0, 1 dm 3 ∙ 187770 mg/mol = = 137259, 85 ∙ 10 -7 mg ≈ 1, 3726 ∙ 10 -2 mg

Straty podczas przemywania osadów v Zad. 12 cd. c) Straty masy Ag. Br w trakcie przemywania roztworem kwasu HBr są mniejsze o ok. 10 000 – krotnie niż w przypadku przemywania wodą, ponieważ wspólny anion z anionem osadu Br- obniża rozpuszczalność bromku srebra.