AgCl(s) (aq) Cl (aq) Ag → - Dipartimento di Scienze Chimiche

Gravimetria
Alcune di queste slides riportano materiale gentilmente concesso
dal Dr. Valerio Di Marco- Dip. Scienze Chimiche – Univ. Padova
Nell’analisi gravimetrica si usa la massa del prodotto per determinare la
quantità di analita presente nel campione.
Un esempio di analisi gravimetrica è dato dalle reazioni di precipitazione che
generano un corpo di fondo nel sistema di reazione che può essere separato
dalla resto del sistema (soluzione) e quindi «pesato» per ottenere una
determinazione quantitativa di un analita.
Ad es: La determinazione di ioni Cl– per precipitazione con Ag+:
Ag + (aq) + Cl − (aq) → AgCl(s)
La costante di equilibrio per questa reazione è:
1
1
K =
=
K S 1.8 ×10 −10
= 5.5 ×109
e quindi si può affermare che la reazione vada a completezza
1
Le caratteristiche che deve avere il precipitato sono:
• Essere insolubile
• Essere facilmente filtrabile
• Possedere una composizione nota e costante.
L’analisi gravimetrica viene effettuata con i seguenti passaggi:
1) Aggiunta di un eccesso di reagente per favorire la precipitazione
quantitativa della sostanza
2) Formazione di precipitato solido (in genere cristallino)
3) Filtrazione del precipitato
4) Lavaggio ed asciugatura del precipitato
5) Pesata del precipitato
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Punto 1: Il reagente deve formare un composto insolubile con l’analita
Punto 2: Cristallizzazione
Devono formarsi cristalli sufficientemente grandi da poter essere filtrati.
Problemi se si formano colloidi, che sono difficilmente filtrabili
La cristallizzazione avviene attraverso:
Nucleazione: Formazione di piccoli aggregati di molecole poco solubili
Crescita: i nuclei formati inizialmente si aggregano tra loro e/o crescono
con altre molecole poco solubili.
Colloidi: particelle solide di
Per favorire la crescita ed evitare che ci si
fermi allo stadio di nucleazione si deve evitare
la sovrasaturazione della soluzione:
Ad es: aumentando la temperatura, agitando
vigorosamente dopo ogni aggiunta.
dimensioni (diametro o lato a
seconda della forma della particelle)
che vanno da 1 a 100 nm. Più di
recente ribattezzati: nanoparticelle.
Date le dimensioni, i colloidi
rimangono sospesi in soluzione
(sospensioni) e riescono a passare
attraverso o intasare i pori del filtro.
3
Punto 3: Lavaggio e asciugatura
Una volta filtrato il precipitato bisogna
lavarlo da eventuali impurezze che si sono depositate con il precipitato e
asciugarlo dai residui di solvente della soluzione o di lavaggio
Il solvente scelto per il lavaggio deve essere un solvente in cui il precipitato
è poco solubile.
Dopo aver lavato il precipitato bisogna asciugarlo (scaldandolo) e staccarlo
dal filtro. Quest’ultima operazione non è sempre facile.
Carta da filtro + precipitato sono trasferiti in un crogiolo (contenitore di ceramica,
resiste bene alle fiamme libere), che è portato sopra una fiamma bunsen.
Essiccamento:
eliminazione dell’acqua
per evaporazione
4
Incenerimento:
si consuma la carta da
filtro:
bunsen
C + O2 → CO2(g)
Si usa una carta da filtro particolare, “a basso contenuto di ceneri”, in
modo che la sua combustione sia totale:
Punto 3: Pesata
La pesata va effettuata usando una bilancia ad elevata precisione. Le bilance di
questo tipo sono chiamate bilance analitiche.
Le bilance analitiche permettono di pesare fino al decimo o centesimo di
milligrammo, dunque una massa in grammi fino alla quarta o alla quinta cifra
dopo la virgola (per es. 0.4325 g)
Oltre alle bilance analitiche, nei laboratori di analisi si trovano anche le bilance
tecniche, che permettono di pesare fino ad 1–100 mg, dunque una massa in
grammi fino alla terza, seconda o prima cifra dopo la virgola (per es. 0.432, o
0.43, o 0.4 g). Le bilance tecniche si usano per pesate più approssimative.
5
bilancia analitica
bilancia tecnica
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Calcoli gravimetrici:
Esempio 1: Un residuo solido ottenuto dal processo di raffinamento dell’alluminio del peso
di 8.4448 g viene sciolto in acido, trattato con 8-idrossi ossichinolina e calcinato per dare
Al2O3. Sapendo che si sono ottenuti 0.8554 g di Al2O3 trovare la percentuale in peso di Al nel
campione.
calore
N
+ Al3+
Al
OH
n Al2O3 =
m Al2O3
PM Al2O3
Al2O3
N
O
n
0.8554
=
= 8.389 × 10 −3 mol
101.961
n Al3+ = 2n Al2O3 = 1.678 × 10 − 2 mol
n=3
Calcolo delle moli di precipitato
Calcolo delle moli di Al nel campione
m Al3+ = n Al3+ ⋅ PM Al3+ = 1.678 ×10 − 2 ⋅ 26.982 = 0.4527 g
%p/p =
m Al3+
m campione
=
0.4527
× 100 = 5.361%
8.448
Calcolo della massa di
Al nel campione
Calcolo della
percentuale in peso di
Al nel campione
7
Esempio 2: Per calcolare il contenuto di Ce4+ in un solido, 4.37 g di esso vengono trattati
con un eccesso di iodato per formare il precipitato Ce(IO3)4. Il precipitato viene lavato e
calcinato per produrre 0.104 g CeO2 . Quanto è il Ce contenuto in 0.104 g di ossido di cerio?
Qual è la percentuale in peso del Ce nel campione originale?
Ce 4+ (aq) + IO3- (aq) → Ce(IO3 ) 4 (s) calore

→ CeO 2 (s)
PM=172.114 g mol-1
n CeO 2 =
m CeO 2
PM CeO 2
=
0.104
= 6.04 × 10 − 4 mol
172.114
n CeO 2 = n Ce 4+ = 6.04 − 4 mol
Calcolo delle moli di precipitato
Calcolo delle moli di Ce nel campione
m Ce 4+ = n Ce 4+ ⋅ PM Ce = 6.04 − 4 ⋅140.116 = 8.47 × 10 − 2 g
%p/p =
m Ce
m campione
8.47 ×10 − 2
=
× 100 = 1.94%
4.37
Calcolo della massa di
Ce nel campione
Calcolo della
percentuale in peso di
Al nel campione
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Esempio 3: Venti pastiglie dietetiche (22.131 g massa totale) contenenti Fe vengono
macinate. Un’aliquota di 2.998 g viene sciolta in HNO3 per convertire il Fe2+ in Fe3+.
L’aggiunta di NH3 (soluzione basica) porta alla precipitazione di Fe2O3·xH2O che viene
calcinato a Fe2O3. Sapendo che si sono ottenuti 0.264 g di Fe2O3 , calcolare la massa media
di FeSO4·7H2O contenuta in ogni pastiglia.
Nell’aliquota sono presenti:
n Fe 2O3 =
m Fe 2O3
=
PM Fe 2O3
0.264
= 1.653 ×10 − 4 mol
159.68
n FeSO 4 Aq = 2n Fe 2O3 = 3.307 × 10 −3 mol
Le moli di FeSO4·7H2O presenti in 22 pastiglie sono:
n FeSO4 Aq (aliq.)
m aliquota
=
n FeSO4 Aq (20past.)
⇒
m 20 pastiglie
n FeSO4 Aq (20past.) =
n FeSO4 Aq (aliq.)
m aliquota
m 20 pastiglie = 2.44 × 10 − 2 mol
Le moli di FeSO4·7H2O presenti in 1 pastiglie sono:
n FeSO4 Aq (1 past.) =
n FeSO4Aq (1 past.)
= 1.22 × 10 −3 mol
20
m FeSO4 Aq (1 past.) = n FeSO4 Aq (1 past.) ⋅ PM n FeSO Aq = 0.339 g
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