Gravimetrie
Úvod
Základem vážkové analýzy je vyloučení určované látky ve formě málo rozpustné sloučeniny a
její převedení na sloučeninu přesně definovanou, která se váží. Navážka vzorku se po převedení
do roztoku a úpravě reakčních podmínek (objem, teplota, pH...) sráží vhodným srážedlem.
Vyloučená sraženina se zbaví stržených nečistot a matečného louhu sérií operací, z nichž
nejběžnější je zrání, dekantace, filtrace a promývání na filtru. Izolovaná sraženina (srážená
forma, požadavkem je nepatrná rozpustnost ve vodě a tvorba dobře filtrovatelné sraženiny) se
převede na sloučeninu přesně definovanou (važitelná forma, jednotné složení, odolnost pro
vlhkosti, pokud možno vysoká molekulová hmotnost) sušením nebo žíháním.
Pokud má gravimetrie přinášet přesné a správné výsledky, je důležitá velká pečlivost a
správná technika provedení celého postupu stanovení.
Stanovení železité soli jako Fe2O3
Princip:
Roztok železité soli se za horka a za přítomnosti NH4Cl sráží zředěným amoniakem.
Vyloučený hydroxid železitý se odfiltruje a žíháním převede na Fe2O3, který se váží:
Fe3+
+ 3 NH3 + 3 H2O ==> Fe(OH)3 + 3 NH4+
2 Fe(OH)3 ==> Fe2O3 + 3 H2O
Poznámky:
Železo se nesráží jako Fe(OH)3, ale jako nestechiometrická sloučenina, jejíž složení závisí na
podmínkách srážení (zvláště pH, ale i na počáteční koncentraci Fe3+ atd.). Proto nestačí pouhé
vysušení sraženiny, ale je nutné ji žíháním převést na Fe2O3. V průběhu spalování na filtru se
FeIII
částečně redukuje na FeII
, který je nutné převést zpátky na FeIII
(jinak dochází k negativní
chybě). Toho lze dosáhnout delším žíháním za přístupu vzduchu (kyslíku). Kelímky jsou před
začátkem cvičení žíhány v muflové peci při 850 °C a před vážením je třeba je nechat zchladnout
asi půl hodiny v exikátoru.
Pracovní postup:
Ke vzorku Fe3+
soli v 50 ml odměrné baňce přidáme asi 5 kapek koncentrované HNO3, doplníme
po značku a řádně promícháme. Ke stanovení odpipetujeme 20 ml vzorku (alikvotní díl, který
se bude gravimetrovat) do kádinky přiměřeného objemu (250 ml). Přikápneme 1 ml konc.
HNO3 a zahřejeme k varu (tím se veškeré železo zoxiduje na Fe3+
). Roztok dále zředíme
destilovanou vodou na 1/3 jmenovitého objemu kádinky, přidáme 10 ml připraveného roztoku
NH4Cl (koncentrace 8 g na 15–20 ml vody), zahřejeme a za stálého míchání srážíme zředěným
amoniakem (zř. 1:5), až je ze směsi slabě cítit (obvykle postačuje 9-10 ml). Po kvantitativním
vyloučení hydroxidu železitého roztok se sraženinou zahříváme (téměř k varu nebo na vodní
lázni) až dojde ke sbalení sraženiny. Poté za horka opakovaně dekantujeme (cca 3x) horkým 1
% amoniakálním roztokem NH4NO3 (vyšší teplota a přítomnost dusičnanu amonného zabraňují
přechodu sraženiny na koloidní formu) a pak převedeme sraženinu na filtrační papír, tzv.
červená páska – největší pórovitost filtračního papíru, což je pro filtraci Fe(OH)3 postačující.
Sedlinu na filtru promýváme horkým roztokem NH4NO3. Sedlina je promyta tehdy, jestliže
5 ml filtrátu slabě okyseleného kyselinou dusičnou se ve zkumavce nezakalí po přídavku
AgNO3 (tj. neobsahuje ionty Cl,
které by způsobovaly negativní chybu tvorbou těkavého
FeCl3). Filtr se sedlinou vyjmeme z nálevky a položíme na 3x přeložený filtrační papír a
překryjeme dalším kusem 3x přeloženého filtračního papíru. Tímto způsobem vymačkáme z
filtrovaného vzorku vodu. Dále filtrační papír se vzorkem předepsaným způsobem sbalíme a
vložíme do porcelánového kelímku (který byl předtím vyžíhán do konstantní hmotnosti).
Vzorek v kelímku předepsaným způsobem spálíme a vyžíháme (nejsprávnější postup je žíhání
do konstantní hmotnosti, zde z časových důvodů žíháme půl hodiny) a dáme žíhat na další půl
hodiny do muflové pece zahřáté na 850°C. Po ukončení žíhání dáme kelímek vychladnout (asi
půl hodiny) do exikátoru (pozor, kleště je třeba před manipulací s kelímkem nahřát, aby kelímek
nepraskl). Po vychladnutí kelímek zvážíme na stejných vahách, na kterých jsme vážili kelímek
prázdný a vypočteme obsah Fe.
Výsledek přepočteme na obsah v odměrné baňce.
M (Fe) = 55,85 g/mol; M (Fe2O3) = 159,70