Абсолютная и относительная ошибки анализа

В любом анализе всегда неизбежны ошибки. Различают аб­солютную и относительную ошибки анализа. Разница в абсолютных цифрах между истинным (или наиболее достоверным) значением определяемой величины н полученный результат называется абсолютной ошибкой. При определении содержания бария в BaCl₂•2H₂0 она равна;

56,24 – 56,11 = +0,13

Относительная ошибка представляет собой отношение абсолютной ошибки к истинному (или среднему) значению определяемой величины, выраженное в процентах:

При гравиметрических определениях относительная ошибка допускается обычно не более ± 0,2 — ±0,4%.

Лабораторная работа № 7.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ БАРИЯ В BaCl₂•2H₂0.
ПРИНЦИП ОПРЕДЕЛЕНИЯ.

В основе определения содержания бария в указанном кристаллогидрате лежит реакция, выражаемая уравнением:

Образующийся осадок сульфата бария малорастворим в воде
(ПРва50 == 1,08·10^-10). Для понижения его растворимости осаждение ведут серной кислотой при некотором избытке одноименного с ним иона S0₄^2- (по сравнению с эквивалентным количеством). Серная кислота может частично адсорбироваться осадком, но при его прокаливании она улетучивается. Сульфат бария имеет ярко выраженную склонность к образованию довольно мелких кристаллов, легко проходящих при фильтровании, через поры фильтровальной бумаги. Осаждение нужно вести при условиях, благоприятствующих образованию крупнокристалличеекого осадка BaS0₄. Собранный, на фильтре осадок (отфильтрованный и промытый.) вместе с воронкой помещается в сушильный шкаф для высушивания. Затем фильтр с осадком помещают в тигель и прокаливают в муфельной печи. После охлаждения тигля с веществом в эксикаторе приступают к взвешиванию. Затем производят вычисления.

Оборудование: технохимические и аналитические весы, разновес, бюкс, стаканы (емкость 200 мл).стеклянная палочка (с резиновым наконечником), аналитическая: воронка, металлический штатив с кольцом, беззольные фильтры («синяя лента»), промывалка, ножницы, тигель, сушильный шкаф, муфельная печь (или горелка), эксикатор, тигельные щипцы, набор ареометров (денситометров), мерные цилиндры (или бюретки), водяная баня, часовое стекло, асбестовая сетка, фарфоровый треугольник, пробирки.

Реактивы: кристаллогидрат BaCl₂•2H₂0, 2 н. H₂S0₄, промывная жидкость (серная кислота или нитрат аммония), дистиллированная вода, 2 н. НСl, 0,02 н. AgNO₃.

Ход определения

1. Взятие навески и ее растворение. На аналитических весах взвешивают бюкс и записывают его массу в журнал. На техно-химических весах отвешивают (на листе чистой бумаги) 0,4—0,5 г BaCl₂•2H₂0, пересыпают вещество в бюкс и взвешивают на аналитических весах, записав его массу (вместе с массой пустого бюкса). Вычисляют массу взятого для анализа вещества. Навеску количественно переносят в химический стакан (емкость 200 мл) и растворяют в 100 мл дистиллированной воды. После прибавления в полученный раствор 3—5 мл 2 н. соляной кислоты (для растворения части центров кристаллизации и предупреждения образования BaS0₄ в коллоидном - состоянии), анализируемую систему закрывают часовым стеклом и нагревают почти до кипения.

2. Приготовление раствора осадителя. Вычисляют количество 2 н. раствора H₂SO₄, требующееся для осаждения ионов бария, содержащихся в анализируемом образце, полученном при растворении в воде навески. При анализе берут полуторное ее количество (расчет см. выше). Найденное количество 2н. H₂SO₄ отмеривают и переносят в другой (чистый) химический стакан и разбавляют взятую серную кислоту дистиллированной водой (примерно до 40 мл). Содержимое второго стакана нагревают почти до кипения.

3. Осаждение. К горячему раствору хлорида бария, при помешивании стеклянной палочкой, приливают по каплям (по стеклянной палочке) нагретый раствор серной кислоты. При перемешивании нужно стараться не касаться стеклянной палочкой стенок и дна стакана, чтобы избежать прилипания осадка к стеклу.

Перед концом осаждения оставить несколько мл раствора серной кислоты (для дальнейшей проверки на полноту осажде­ния ионов Ва²⁺).

Стакан с осадком (палочка остается в стакане; резиновый наконечник ее направлен вверх) тотчас же помещают на 2—3-часа на кипящую водяную баню, чтобы сульфат бария мог осесть на дно стакана и получился прозрачный раствор. Затем проверяют полноту осаждения. К прозрачному маточному раствору по стеклянной палочке осторожно приливают 1—2 капли оставленной серной кислоты. Если раствор останется прозрачным, то осаждение считается полным. Помутнение раствора укажет "на то, что ионы бария осаждены не полностью и нужно прилить к раствору с осадком еще 2—3 мл оставшейся серной кислоты. После отстаивания раствора еще раз провести пробу на полноту осаждения. В случае повторного помутнения раствора, вероятно, расчет количества осадителя проведен неверно и его следует проверить, внося соответствующие изменения в количество взятого осадителя. Часовое стекло ополаскиваетсянад стаканом с осадком.

Убедившись в полноте осаждения, стакан с осадком (стеклянная палочка не вынимается) накрывают чистой бумагой (с указанием фамилии студента) и оставляют до следующего занятия. Медленное охлаждение благоприятствует образованию крупнокристаллического осадка, который после созревания отфильтровывают.

4. Фильтрование и промывание осадка. Осадок BaS0₄ отфильтровывают с помощью беззольного фильтра («синяя лента»). Такой фильтр вкладывают в аналитическую воронку, расправляют и смачивают дистиллированной водой. Воронку помещают в кольцо штатива. Когда на фильтр по палочке будет слита с осадка почти вся жидкость, сульфат бария декантируют, приливая в стакан по 10 мл примерно 0,1% серной кислоты (3—4 раза), каждый раз возможно полнее сливая" жидкость с осадка на фильтр.

Соблюдая правила предосторожности, осадок количественно переносят на фильтр, пользуясь промывалкой, заполненной промывной жидкостью. Осадок промывается на фильтре до тех. пор, пока в последних порциях фильтрата при помощи нитрата серебра (реакция проводится в пробирке) нельзя будет обнару­жить наличие хлорид-ионов". Часто при окончательном промываний осадка на фильтре используют 1% раствор нитрата аммония (3 мл 33% NH₄NO₃ в 100 мл дистиллированной воды), который при прокаливании улетучивается и не загрязняет осадка. Эта добавка препятствует пептизации и в некоторой степени способствует вытеснению с осадка и фильтра серной кислоты, которая придает фильтру хрупкость в процессе его высушивания. Осадок, находящийся в хрупком фильтре, может быть легко потерян при перенесении его в тигель.

5. Вылушивание и прокаливание осадка. По окончании промывания воронку с осадком (BaS0₄) накрывают чистым листом бумаги, загибают края, чтобы она не падала, и ставят в: сушильный шкаф» предназначенный для сушки веществ, находящихся на фильтре, в воронке. Не следует высушивание доводить до конца, если осадок далее будут прокаливать. В этом случае фильтр нужно оставлять слегка влажным, так как он (совершённо сухой) при завертывании в него осадка ломается, Свернутый фильтр вместе с осадком аккуратно помещают в предварительно вымытый, прокаленный (до постоянной массы) и взвешенный фарфоровый тигель. Прокаливание последнего ведут при тех же условиях, при которых будет прокаливаться осадок BaS0₄. Поместив содержимое в тигель, приступают к осторожному обугливанию фильтра. Прокаливание проводится при температуре 600 — 800°C в течение 40 минут (до полного, озоления фильтра). Прокаливание при более высокой температуре может привести к разложению частиц осадка и к ошибке анализа (без применения соответствующих операций):

По окончании прокаливания горячий тигель щипцами осторожно переносят в эксикатор, где он охлаждается до комнатной температуры, а затем взвешивается. Прокаливание осадка и его взвешивание повторяют до тех пор, пока не получат в результате взвешивания разницу не более 0,0002 г. Если масса тигля с осадком (при дальнейшем его прокаливании) практически не меняется, производят вычисления.

6. Вычисление результатов анализа.

а) По массе осадка и формуле вещества вычислите количество бария в BaSO₄.

б) Найдите истинное содержание бария в BaCl₂•2H₂0.

в) Вычислите абсолютную и относительную ошибки анализа и сделайте вывод о точности определения.

Опредёление влажности и кристаллизационной воды в кристаллогидратах

Принцип определения. Определение влажности веществ и кристаллизационной воды в кристаллогидратах (например, в BaCl₂•2H₂0) основано да нахождении уменьшения массы исходной навески после высушивания (до постоянной массы) в сушильном шкафу при определенной температуре.