گراویمتری یا وزن سنجی در شیمی تجزیه

فرمت: PDF تعداد صفحات: 34

فهرست:

• مقدمه
• انواع هم رسوبی
• فوق اشباع نسبی (R.S.S)
• عوامل موثر به درشتی یا ریزی یک رسوب
• مراحل تشکیل یک رسوب
• لخته شدن رسوب های کلوئیدی
• ناخالصی کریستالی
• تکنیک های رسوب گیری از محیط هموژن P.F.H.S
• تیتراسیون و واکنش های رسوبی
• تاثیر پارامترها محیط بر روی حلالیت رسوب ها
• اثر یون مشترک (اثر نمک) روی حلالیت
• انواع تیتراسیون های رسوبی
• شناسایی روی فاجانز
• بررسی سوالات تستی کنکور گراویمتری + پاسخ تشریحی

مقدمه ای بر گراویمتری

می توان با استفاده از یک واکنش رسوبی یک گونه مورد سنجش (آنالیت) را به یک رسوب با فرمول و استوکیومتری کاملا مشخص تبدیل کرده و از روی وزن رسوب حاصل به مقدار گونه مجهول (آناليت) رسید. رسوبی که برای کاربرد در این روش مناسب است باید دارای مشخصات زیر باشد.

1. حلالیت کم داشته باشد.
2. دارای اندازه درشت باشد زیرا آ) رسوب های درشت ذاتا خالص اند. ب) به سادگی ته نشین می شوند. پ) از صافی عبور نمی کنند.
3. درصد خلوص آن بالا باشد.
4. پایدار باشند.
5. دارای فرمول و استوکیومتری کاملا مشخص باشد. رسوبها بطور کلی به دو دسته تقسیم می شوند

آ) رسوبهای کلوئیدی: این رسوب ها دارای اندازه ذرات حدود ۴-۱۰ الی ۱۰ میلی متر می باشند، این رسوب ها به علت ریزی بیشتر از حد ذاتا ناخالص اند، به ناخالصی هایی که همراه رسوب ته نشین می شود هم رسوبی (Coprecipitation) می گوییم. این ناخالصی ها از نوع یونهای تشکیل دهنده رسوب نبوده و از انواع دیگرند.

ب) رسوبهای کریستالی: این رسوب ها دارای اندازه ذرات حدود چند میلیمتر می باشند. رسوب های کریستالی بعلت درشتی ذاتا خالص ترند. بهترین رسوب برای روشهای تجزیه وزنی رسوب های کریستالی می باشد.

انواع هم رسوبی

۱- جذب سطحی ۲- تشکیل بلور ۳- تشكيل بلور مختلط ۴- درج شدن (الحاق شدن) هم رسوبی با توجه به جرم مولکولی هم رسوب شده میتواند منجر به خطای مثبت یا منفی باشد.

 فوق اشباع نسبی (R.S.S): در رسوب گیری از محلول همگن افزایش عامل رسوب دهنده باعث ایجاد حالت فوق اشباع به طی لحظه ای می شود که به آن فوق اشباع نسبی گویند.

نکته: توجه شود که رسوب گیری (همواره) مطلوب آن است که فوق اشباع نسبی کوچک تا رسوبات به تعداد کم ولی با اندازه بزرگتر تشکیل شوند، و کار با آن ساده تر باشد.

 (معادله وان ويمارن) RSS=Q-S/S

Q غلظت ماده حل شده در هر لحظه و هر نقطه، S حلالیت تعادلی میباشد.

نکته: در لحظه رسوب گیری اگر فوق اشباع نسبی کوچک باشد رسوبی درشت و کریستالی و اگر فوق اشباع نسبی بزرگ باشد رسوبی ریز و کلوئیدی حاصل خواهد شد.

عوامل مؤثر به درشتی یا ریزی یک رسوب:

درشتی یا ریزی یک رسوب در حال تشکیل می تواند تحت تأثیر عوامل زیر قرار گیرد

1. دما: هرچه دمای محیط بالاتر باشد اندازه ذرات رسوب درشت تر خواهد بود.
2. حلالیت: هرچه حلالیت یک رسوب بیشتر باشد اندازه ذرات رسوب بیشتر خواهد بود زیرا با افزایش و معادله R.S.S کوچکتر شده و اندازه بلور درشت تر می شود.
3. غلظت واکنشگرها: هرچه غلظت واکنشگرها کمتر باشد اندازه ذرات رسوب درشت تر خواهد بود.
4. سرعت مخلوط شدن واکنشگرها: هرچه سرعت مخلوط شدن واکنشگرها کمتر باشد اندازه ذرات رسوب درشت تر خواهد بود.

مراحل تشکیل یک رسوب

یک رسوب طی سه مرحله زیر تشکیل می گردد:

1. زمان القاء (Induction Periode): زمان بين مخلوط شدن واکنشگرها با اولین ذره رسوب است. زمان القاء به جنس مواد اولیه و دما و غلظت وابسته است.
2. هسته گذاری (Nucleation): در این مرحله دو یا چند مولکول یا ذره در کنار یکدیگر تجمع یافته و اولین هسته های رسوب را تشکیل می دهند.
3. رشید بلور (کریستال) (Crystal Growth): از سه مرحله ذکر شده فقط مراحل ۲ و ۳ به فوق اشباع نسبی وابسته است. رابطه سرعت هسته زایی و سرعت رشد بلور با فوق اشباع نسبی به صورت زیر است

به عبارتی فرآیند هسته زایی با فوق اشباع نسبی به طور نمایی تغییر می کند ولی در رشد بلور به صورت خطی تغییر می کند.

شکل ۵-۱- مقایسه سرعت هسته زایی و رشد بلور

با کم شدن معادله Rدر رشد بلوره هسته زایی پیشی می گیرد و اندازه بلور درشت خواهد بود.

تمرین 1: اگر فوق اشباع نسبی بزرگ شود: (کنکور سراسری ۶۹)

۱) ذرات رسوب تغییری نمی کند.
۲) ذرات رسوب ریز می شود.
۳) ذرات رسوب خالص می شود.
۴) ذرات رسوب درشت می شود.

جواب: گزينه (۲) صحیح است

تمرین 2: در تعیین مقدار یک جسم به روش وزنی برای به دست آوردن رسوب درشت و کریستالی چه باید کرد؟ (کنکور سراسری ۷۲)

۱) تنظيم محلول pH به منظور کمتر شدن حلالیت
۲) استفاده از معرف های غلیظ به منظور کوچکتر شدن فوق اشباع نسبی
۳) انتخاب درجه حرارت بیشتر به منظور بزرگتر شدن فوق اشباع نسبی
۴) انتخاب درجه حرارت بیشتر به منظور کوچکتر شدن فوق اشباع نسبی

جواب: گزينه (۴) صحيح است.

تمرین 3: فوق اشباع نسبی بالا باعث تشکیل رسوب ….. (کنکور سراسری ۸۲)

۱) کلوئیدی شده و نمی توان آن را حذف کرد.
۲) بلوری شده و می توان آن را با هم زدن دفع کرد.
۳) بلوری شده و می توان آن را با گرم کردن کاهش داد
۴) کلوئیدی شده و می توان آن را با هم زدن کاهش داد.

جواب: گزينه (۴) صحیح است

تمرین 4: هم رسوبی پدیده ای است که: (کنکور سراسری ۷۶)

۱) بدون ایجاد خطا به رشد رسوب کمک کند.
۲) موجب بروز خطای مثبت یا منفی در روش های گراویمتری می شود.
۳) موجب بروز خطای منفی در روش های گراویمتری می شود.
۴) موجب بروز خطای مثبت در روشهای گراویمتری می شود.

جواب: گزينه (۲) صحيح است.

تمرین ۵: در تعيين مقدار یک جسم به روش وزنی برای به دست آوردن رسوب درشت کریستالی جا باید کرد؟ (کنکور سراسری ۷۲)

۱) تنظیم pH محلول به منظور کمتر شدن حلالیت
۲) استفاده از معرف های غلیظ به منظور کوچک شدن فوق اشباع نسبی
۳) انتخاب درجه حرارت بیشتر به منظور بزرگتر شدن فوق اشباع نسبی
۴) انتخاب درجه حرارت بیشتر به منظور کوچکتر شدن فوق اشباع نسبی

جواب: گزينه (۴) صحیح است

تمرین ۶: در تعيين مقدار یک جسم به روش وزنی، برای به دست آوردن رسوب درشت و بلورین چه باید کرد؟ (کنکور سراسری ۷۲)

1) تنظيم محلول pH به منظور كمتر شدن انحلال پذیری
۲) استفاده از واکنشگرهای غلیظ به منظور کوچکتر شدن ابر سیرشدگی
۳) انتخاب دمای بیشتر به منظور بزرگتر شدن ابر سیر شدگی نسبی
۴) انتخاب دمای بیشتر به منظور کوچکتر شدن ابر سیر شدگی نسبی

جواب: گزينه (۴) صحيح است. در مبحث قبل گفته شد، هر چه حلالیت بیشتر شود اندازه بلور درشت تر می شود.

لخته شدن رسوب های کلوئیدی (Coagulation)

به وسیله پدیده لخته شدن می توان رسوب های کلوئیدی را تبدیل به یک توده فشرده رسوب کرده و آنها را ته نشین کرد. پدیده لخته شدن می تواند به وسيله عوامل زیر انجام شود.

۱) افزایش دما: به دو دلیل زیر موجب افزایش سرعت پدیده لخته شدن می شود.

• افزایش سینتیک واکنش را باعث می شود و در نتیجه پدیده لخته شدن رخ می دهد.
• ب) کاهش قطر لایه یونی ثانویه میگردد.

۲) افزایش سرعت هم زدن محلول: این عامل به همان دو علت فوق موجب افزایش سرعت لخته شدن می شود.

۳) افزایش الکترولیت بی اثر: بعلت کاهش جاذبه های سطحی رسوب موجب کاهش قطر لايه ثانويه شده و ذرات کلوئیدی ته نشین می شوند.

نکته: افزودن الکترولیت باعث می گردد که لايه جذب سطحی اولیه برای جبران بار خود نیاز به این نداشته باشد که حجم زیادی را در برگیرد، چرا که غلظت بالای الکترولیت افزوده شده، مقدار یون مخالف مورد نیاز را در حجم کوچکی تأمین می کند و لايه يون مخالف منقبض می شود، با این توضیح که الکترولیت افزوده شده بار سطحی ذرات را به طور کلی خنثی نموده و لذا فاصلة بين ذرات از بین رفته و ذرات به یکدیگر چسبیده و رسوبات درشت حاصل می شود.

ادامه مطلب را با دانلود فایل پیوستی مشاهده کنید.

حتما بخوانید:

⇐ مقدمه ای بر شیمی تجزیه و یکاهای غلظت

⇐ ارزیابی آماری داده ها و کاربرد آن در شیمی تجزیه

⇐ سوالات تستی شیمی آب و فاضلاب + پاسخ تشریحی