Предварительные расчёты

Расчет массы навески препарата сульфата магния

Сульфат бария является тяжёлым кристаллическим осадком. Его оптимальная масса при гравиметрических определениях составляет примерно 0,2 - 0,5 г.

MgSO₄ + BaCl₂  BaSO₄ + MgCl₂

М(MgSO₄7H₂O) = 246 г/моль; М(BaSO₄) = 233 г/моль

Расчет объема 0,25 М BaCl₂ (осадителя)

или 8 мл.

С учётом 1,5-кратного объём раствора BaCl₂ составит 12 мл

Методика определения

Взятие навески препарата MgSO₄7H₂O

Студенты получают у лаборанта навески препарата MgSO₄7H₂O массой около 0,5 г. Полученную навеску помещают в бюкс и измеряют его массу на аналитических весах. Затем содержимое бюкса переносят в стакан вместимостью 250 мл, содержащий 100 - 150 мл дистиллированной воды. После этого измеряют массу пустого бюкса. Результаты измерений заносят в таблицу.

Измеряемая масса	Значение
масса бюкса с навеской, m1
масса пустого бюкса, m2
масса навески, g = m1 - m2
масса пустого тигля, m3
масса тигля с гравиметрической формой, m4
масса гравиметрической формы, a = m4 - m3

Примечание: строки, выделенные курсивом, заполняются на занятии № 14.

Получение осадка BaSO₄

К приготовленному раствору препарата сульфата магния прибавляют 2 мл 1 М НСl. Раствор нагревают до кипения, прибавляют по каплям 12 мл 0,25 М BaCl₂. Раствор кипятят в течение 10 мин. Оставляют на 2 часа для охлаждения и старения осадка. В течение этого времени измеряют массу пустого тигля, предварительно доведённого до постоянной массы. Результаты измерений заносят в таблицу.

Отделение осадка BaSO₄

Осадок отфильтровывают методом декантации через бумажный фильтр («синяя лента»), промывают 1% раствором NH₄NO₃ 3 раза по 10-15 мл. Фильтр с осадком в воронке высушивают в сушильном шкафу, помещают в тигель и передают лаборанту.

Занятие 14

Цель занятия

1. Знать:

• основные стадии образования осадка; причины, определяющие характер образующегося осадка; основные процессы, приводящие к загрязнению осадка и способы их устранения.

• примеры использования гравиметрического метода анализа для определения различных веществ;

• понятия «неопределённость» и «погрешность измерений», виды погрешностей и причины их возникновения, основные понятия математической статистики, используемые в аналитической химии; воспроизводимость и правильность результатов анализа.

1. Уметь:

• выполнять расчёты результатов гравиметрического анализа;

• выполнять статистическую обработку результатов измерения, выявлять грубые погрешности, сравнивать дисперсии и средние значения результатов анализа.

1. Понятие о механизме образования осадка. Образование первичных центров кристаллизации. Относительное пересыщение и его влияние на характер образующегося осадка.

2. Коллоидная стадия образования осадка.

3. Условия образования кристаллических и аморфных осадков. Осаждение методом «возникающих реагентов».

4. Основные процессы, приводящие к загрязнению осадка. Их причины и способы устранения.

5. Практическое применение гравиметрии. Гравиметрия в фармацевтическом анализе.

6. Приближённые вычисления и значащие цифры.

7. Понятие об аналитическом сигнале. Эталонные и безэталонные методы количественного анализа. Стандартные вещества и стандартные образцы.

8. Понятие “неопределённость измерения” и “погрешность измерения”. Виды погрешностей.

9. Основные понятия математической статистики, используемые в аналитической химии.

10. Пример статистической обработки и представления результатов анализа. Обнаружение грубых погрешностей (промахов).

11. Воспроизводимость (сходимость, повторяемость) и правильность результатов анализа. Основные приёмы, используемые для оценки правильности.

12. Сравнение воспроизводимости и средних значений результатов анализа.

1. С учётом влияния различных факторов на процесс образования кристаллического осадка объясните выбор условий для получения осадка сульфата бария. Почему осаждение проводят из разбавленного раствора? Почему осадитель добавляют по каплям при постоянном перемешивании? Почему раствор кипятят? Зачем добавляют раствор HCl? Почему полученный осадок отделяют не сразу, а через некоторое время.

2. Почему для промывания осадков используют растворы солей аммония, а не натрия или калия?

3. Предположим, что загрязнение осадка происходит только за счёт адсорбции. Каким образом это повлияет на массу осадка? Как изменится масса осадка, если примесь попадает в него путём окклюзии?

4. Какие ионы (катионы или анионы) будут обладать коагулирующим действием по отношению к коллоидным частицам, образующимся при добавлении к раствору бромида натрия избытка раствора нитрата серебра?

5. Что такое гравиметрический фактор? Зачем он нужен? Какая величина, большая или малая, желательна для гравиметрического фактора? При использовании каких осадителей, неорганических или органических, величина гравиметрического фактора обычно больше?

6. Чем отличаются понятия «стандартный образец» и стандартное вещество»? Почему в гравиметрии в отличие от титриметрии не нужны стандартные образцы или стандартные вещества.

7. Объясните, почему в том случае, когда результаты серии измерений имеют нормальное распределение, результат, отличающийся от среднего значения больше, чем на 3 стандартных отклонения, можно считать промахом.

8. Зачем необходимо понятие “дисперсия” (почему нельзя сразу рассчитать сумму отклонений и разделить её на объём выборки)? Почему для характеристики выборки используют исправленное значение дисперсии?

9. Почему воспроизводимость удобно характеризовать именно величиной относительного стандартного отклонения, а не дисперсии или стандартного отклонения?

10. Что такое статистическая гипотеза. Что такое нулевая гипотеза, конкурирующая гипотеза, статистический критерий? Можно ли считать гипотезу «все студенты второго курса сдадут экзамен по аналитической химии на отлично» статистической?

1. Для того чтобы образовался крупнокристаллический осадок, необходимо:

1. осаждение проводить обязательно на холоду;

2. добавлять осадитель медленно;

3. вести осаждение из концентрированных растворов;

4. добавлять в раствор вещества, увеличивающие растворимость малорастворимого электролита;

5. добавлять весь осадитель сразу одномоментно.

2. При получении аморфных осадков:

1. осаждение ведут из концентрированных растворов концентрированным раствором осадителя;

2. фильтрование осадка проводят сразу после охлаждения раствора;

3. осадок оставляют в растворе для “старения”;

4. осаждение ведут в присутствии сильных электролитов;

5. стараются подобрать условия осаждения так, чтобы способствовать коллоидообразованию.

3. Какой состав будут иметь мицеллы золя бромида серебра, полученного при взаимодействии AgNO₃ и KBr, если последнее вещество находится в избытке?

1. {[mAgBr]nAg⁺(n-x)NO₃^-}^x+xNO₃^-;

2. {[mAgBr]nAg⁺(n-x)Br^-}^x+xNO₃^-;

3. {[mAgBr]nBr^-(n-x)K⁺}^x-xK⁺;

4. {[mAgBr]nBr^-(n-x)Ag⁺}^x-xAg⁺;

5. {[mAgBr]nK⁺(n-x)NO₃^-}^x+xBr^-.

4. Что из перечисленного ниже верно?

1. при повышении температуры адсорбция ионов на поверхности осадка уменьшается;

2. площадь поверхности осадка и количество адсорбированных ионов находятся в обратной зависимости;

3. при увеличении заряда иона его адсорбционная способность уменьшается;

4. при прочих равных условиях на осадке сильнее адсорбируется ион, концентрация которого в растворе больше;

5. на осадке BaSO₄ в присутствии в растворе ионов NO₃^-, SO₄^2-, Cl^- лучше всего будут адсорбироваться хлорид-ионы.

5. Ионы висмута можно определять гравиметрически, используя различные осадители. Для какой из перечисленных ниже гравиметрических форм значение гравиметрического фактора будет наименьшим?

1. BiOCl; 2) BiPO₄; 3) Bi₂O₃; 4) Bi(C₉H₆ON)₃; 5) (C₉H₇ONH)(BiI₄).

6. В интервале «математическое ожидание  3» находится:

1. 53,62% значений нормально распределённой СВ;

2. 68,94% значений нормально распределённой СВ;

3. 89,11% значений нормально распределённой СВ;

4. 95,55% значений нормально распределённой СВ;

5. 99,73% значений нормально распределённой СВ.

7. Выборочное среднее равно 10, исправленная выборочная дисперсия - 4, объём выборки - 5. Чему равно S_r?

1. 0,2; 2) 0,4; 3) 0,04; 4) 0,5; 5) 0,1.

8. Имеются результаты 6 параллельных измерений. Минимальное значение (x₁) равно 100, максимальное (x₆) - 200. При каких значениях второго по величине результата после минимального (x₂) минимальное значение можно считать промахом? Q_крит = 0,48

1. 120; 2) 180; 3) 110; 4) 170; 5) 130.

9. Что из перечисленного ниже неверно?

1. основной причиной случайной погрешности результата измерения являются грубые ошибки в работе аналитика;

2. систематические погрешности подчиняются законам математической статистики;

3. распределением Стьюдента пользуются для характеристики нормально распределённых выборок малых объёмов;

4. правильность результатов анализа количественно характеризуется с помощью S² или S_r;

5. если S₁ = S₂ и средние значения x₁ > x₂, то S_r1 < S_r2.

10. Ниже приведены пары дисперсий результатов двух серий анализа. У каких из этих пар, обе дисперсии статистически не отличаются (= 0,05). В первой серии опытов было сделано 4 параллельных определения, а во второй - 6. Соответствующие значения F_крит см. приложение

1) 1-я серия - 0,42; 2-я - 0,89; 2) 1-я серия - 0,02; 2-я - 0,26;

3) 1-я серия - 0,68; 2-я - 0,21; 4) 1-я серия - 0,18; 2-я - 0,02;

5) 1-я серия - 0,48; 2-я - 0,11;

При определении массовой доли сульфата магния в препарате кристаллогидрата MgSO₄7H₂O студенты первой группы получили следующие результаты (, %): 52,25; 52,38; 52,50; 52,68; 52,80. Рассчитайте среднее значение результатов, границы доверительного интервала ( = 0,05) среднего и относительное стандартное отклонение результатов анализа, полученных студентами данной группы. Сравните воспроизводимость и средние значения результатов, полученных студентами первой группы и результатов, полученными студентами второй группы: 53,05; 53,25; 53,25; 53,35; 53,52.