Расчет погрешностей результатов при гравиметрическом методе анализа
Цель работы: в ходе решения задач изучить виды погрешностей результатов при гравиметрическом методе анализа.
Задание: решить задачи по варианту и ответить на контрольные вопросы.
Вариант 1 (2)
1. Рассчитайте массу навески образца воздушно-сухого растительного сырья для определения его влажности, если взвешивание проводить на технохимических весах с точностью ±0,1 г, а определение желательно выполнить с относительной погрешностью 1%. Анализируемое сырье содержит предположительно до 10% влаги.
2. Рассчитайте массу навески сплава, которую необходимо взять для гравиметрического определения цинка в виде пирофосфата цинка Zn2P2O7, если сплав содержит около 10% цинка, а оптимальная масса гравиметрической формы равна 0,4 (0,5) г.
3. Образец алюмокалиевых квасцов содержит предположительно до 15% примесей, не осаждающихся ионами бария и хлорид-ионами. Какой должна быть навеска квасцов для определения сульфат-ионов в виде сульфата бария, если оптимальная масса гравиметрической формы составляет 0,3 (0,5) г?
4. Образец железоаммонийных квасцов содержит приблизительно 20% примесей, не осаждаемых раствором аммиака. Рассчитайте объем 2,0 моль/л раствора аммиака, необходимый для осаждения железа(III) из навески квасцов массой 0,8995 (0,9998) г, если осадитель взять в трехкратном избытке.
5. Осадок хромата бария массой 0,40 (0,5) г промыт 100 мл Н2О. Молярная растворимость хромата бария в воде равна 2.09 *10 -5 моль/л. Определите потери осадка в результате его растворения при промывании (в граммах и процентах).
6. Рассчитайте потери (в граммах и процентах) при промывании 0,40 (0,6) г осадка фторида кальция 200 мл 0,010 моль/л раствора фторида аммония. Так как промывная жидкость содержит общий с осадком ион, то молярная растворимость фторида кальция в 0,010 моль/л растворе фторида аммония равна 8,0 * 10 -7 моль/л
7. Рассчитайте массовую долю свинца в сплаве, если из навески массой 0,8354 (0,9998) г получено 0,5002 (0,6667) г хромата свинца.
8. При определении влажности материала в бюкс массой 10,1420 (11,333) г поместили навеску материала массой 0,8215 (0,9888) г. После высушивания материала до постоянной массы при 125 0С масса бюкса с остатком составила 10,7865 (11,888) г. рассчитайте массовую долю влаги в анализируемом материале.
Методические рекомендации
Масса анализируемого вещества, достаточная для единичного гравиметрического определения (аналитическая проба, навеска), зависит от задаваемой точности анализа, чувствительности используемых аналитических весов, массовой доли определяемого компонента в анализируемом объекте, природы осаждаемой и гравиметрической форм.
Как правило, масса гравиметрической формы - m(ГФ) является наименьшей из масс, определяемых в ходе анализа. Поэтому относительная погрешность в определении массы гравиметрической формы – Еr = Еr(взв.) чаще всего определяет и общую точность анализа.
Так как погрешность единичного взвешивания на наиболее распространенных аналитических весах составляет ±1·10-4 г, а масса гравиметрической формы m(ГФ) определяется по разности результатов двух взвешиваний, то абсолютная погрешность ее определения ∆m(ГФ) может составить 2∙10-4 г. Поэтому, чтобы относительная погрешность гравиметрического определения не превышала 0,2%, масса аналитической пробы должна быть такой, чтобы масса полученной из нее гравиметрической формы была не меньше 0,1 г:
m(ГФ) = 
г
Очевидно, что точность гравиметрического определения, при прочих равных условиях, тем выше, чем больше масса гравиметрической формы, а, следовательно, и осаждаемой формы. Однако получение большого количества осадка существенно увеличивает временные затраты на проведение анализа. Оптимальной считается масса гравиметрической формы 0,1 г, получаемая из объемных аморфных осадков, 0,1 – 0,2 г – из легких кристаллических осадках и 0,2 – 0,5 г – из тяжелых кристаллических осадков.
Масса навески анализируемого вещества зависит также от массовой доли определяемого компонента Х в нем и от массовой доли Х в гравиметрической форме (величины гравиметрического фактора, фактора пересчета, аналитического множителя, обозначаемого как F(x/x a y b).
С учетом перечисленных выше факторов масса навески вещества, достаточная для единичного определения в нем компонента Х, гравиметрической формой которого является соединение X a Y b, вычисляется по формуле:
= 
где m(нав.) – масса навески, г.;
m(ГФ) – масса гравиметрической формы, г;
ω%(Х) – массовая доля Х в анализируемом веществе, %;
– гравиметрический фактор.
Количество вещества осадителя и соответственно объем его раствора рассчитывается по уравнению реакции осаждения определяемого компонента исходя из примерного его содержания в анализируемом растворе.
В гравиметрическом анализе осаждение считается практически полным, если в растворе остается не более 1·10-4 г осаждаемых ионов, т.е. масса неосажденного компонента не превышает погрешности единичного взвешивания на аналитических весах. Так как растворимость осаждаемой формы понижается в присутствии избытка осадителя, то для достижения полноты осаждения определяемого иона осадитель всегда берется в количестве, превышающем рассчитанное по уравнению реакции. На практике применяют обычно 2-3-кратный избыток, если осадитель летучий, и 30-50% избыток, если осадитель нелетучий.
Результаты гравиметрического анализа представляются чаще всего в виде массы или массовой доли определяемого компонента Х в анализируемом веществе.
Если анализ выполнен по методу осаждения, то расчеты проводятся по следующим формулам:
Расчет массы и массовой доли летучего компонента Х, определяемого косвенным методом отгонки, выполняется по формулам:
m(X) = m(навески) – m(остатка) и
Контрольные вопросы:
1. Что называют абсолютной погрешностью?
2. Что такое относительная погрешность?
3. Как связаны между собой относительная и абсолютная погрешности?
4. Есть ли единицы измерения абсолютной погрешности? Относительной погрешности?