Гравиметриялық анализдің негізі

Заттың сандық мөлшерін оны тұндырып, бөлінген тұнбаның массасын анықтауға негізделген әдісті гравиметриялық анализ дейді. Гравиметриялық анализде анықтайтын компонентті үлгіден газ түрінде бөліп шығарып та анықтайды, оны айдау әдісі деп атайды. Бұл әдісте не айдалған заттың массасы, не қалған қалдықтың массасы анықталады.

Тұндыру әдісінде анализдейтін заттың белгілі бір мөлшерін өлшеп ерітеді, содан кейін анықтайтын элементті жаман еритін қосылыс түрінде тұндырады. Түскен тұнбаны сүзіп ерітіндіден бөледі, мұқият жуады, қыздырады, содан кейін оның массасын үлкен дәлдікпен өлшейді. Тұнбаның өлшенген массасы мен оның формуласын пайдаланып анықтайтын элементтің мөлшерін табады.

Гравиметриялық анализде тұнбаны екі түрге бөледі: тұндыру түрі және өлшеу немесе гравиметриялық түрі. Тұндыру түрі деп ерітіндіні лайықты реагентпен әрекеттестіргенде түсетін тұнбаны, ал өлшеу түрі деп массасы өлшенетін қосылысты айтады. Көптеген жағдайда тұнбаның тұндыру түрі мен гравиметриялық түрі бір-біріне сәйкес келеді (BaSO₄, AgCl т.б.). Жиі тұнбаның тұндыру түрінің құрамы мен гравиметриялық түрінің құрамында айырмашылық болады. Мысалы, Mg²⁺ анықтағанда тұндыру түрі MgNH₄PO₄^.6H₂O, бұл тұнбаны қыздырғанда Mg₂P₂O₇ болып ауысады. Тұнба Mg₂P₂O₇ түрінде өлшенеді.

Кез келген тұнбаны гравиметриялық анализде пайдалана беруге болмайды. Гравиметрияда қолданылатын тұнбалар белгілі шарттарға сәйкес болуы қажет. Бірінші шарт тұнбаның ерігіштігіне қойылады: тұнбаның ерігіштігі өте төмен болуы керек, яғни анализдейтін элемент толық тұнуы қажет. Тұнбаның ерігіштігіне әсер ететін факторлар бұған дейінгі тарауда қарастырылған. Екінші шарт тұнбаның құрамына қойылады: тұндырғыштың әсерінен тек анықтайтын компонент және ол құрамы белгілі қосылыс түрінде тұнуы керек. Жоғарыда айтылғанындай, қосарланатұну нәтижесінде тұнба бөгде заттармен ластанып түсуі мүмкін, сондықтан кейде оның құрамының белгілі формуласын келтіру қиынға соғады. Бұл тұнбаның құрамындағы элементтің мөлшерін анық есептеуді қиындатады. Сондықтан, қосарланатұну – гравиметриялық анализдегі жіберілетін қателердің негізгі көзі. Қатені азайту үшін анализдің нәтижесіне қосарланатұну құбылысының әсерін жою керек.

Қосарланатұнуды кеміту үшін алдымен ұтымды анализдеу жолын таңдап алу керек. Мысалы, қоспаларды (микрокомпонент) анықтау қажет болса негізгі компонент (макрокомпонент) пен анықтайтын компонентті бөліп алу ретін сақтау керек. Бірінші аз мөлшердегі қоспаны тұндыру керек. Егер алдымен негізгі компонентті тұндырса, онда көп мөлшерде көлемді тұнба түседі де, бұл тұнба анықтайтын қоспаның негізгі мөлшерін қосарландыра тұндырады, сондықтан қоспаны анықтағанда дұрыс нәтиже алынбайды.

Қосарланатұнуды ұтымды тұндырғыш таңдап алып кемітуге де болады. Тәжрибе көрсеткендей органикалық тұндырғыш­тарды пайдаланып алынған тұнбалар бөгде заттармен аз ластанады.

Қосарланатұнуды азайтудың бір жолы тұнбаларды алу жағдайларын қадағалап сақтау (11.5), себебі ерітінділерді араластыру реті, олардың концентрациялары және температура­сы, тұндырғышты қосу жылдамдығы т.б. тұнбаның ластануына үлкен әсер етеді.

Кристалды тұнбаларды «ескіртуге» қалдырудың да маңызы зор, себебі бұл жағдайда тұнбаның беткі ауданы кішірейеді, демек бөгде бөлшектердің адсорбциялану мүмкіншілігі азаяды. Сонымен қатар ұсақ кристалдар еріп, окклюзия құбылысы да кемиді.

Қосарланатұну сәйкес иондардың табиғатына өте күшті байланысты болғандықтан бір ионды екінші ионға ауыстырып қосарланатұну құбылысын кемітуге болады. Мысалы BaSO₄ тұнбасын Fe³⁺ иондары бар ерітіндіден түсірсе тұнба осы иондармен ластанып түседі. Ал алдын ала Fe³⁺-ті Fe²⁺-ге дейін тотықсыздандырса, тұнба таза болып түседі, себебі Fe²⁺ иондарының BaSO₄ тұнбасымен қосарланатұну қабілеттігі Fe³⁺ иондарына қарағанда әлдеқайда төмен. Сол сияқты қосарланатұнатын иондарды тұрақты комплекстік қосылысқа айналдыруға да болады. Мысалы, Ba²⁺ мен Fe³⁺ иондары бар ерітіндіден BaSO₄ тұнбасын этиленекіаминтөртсіркеқышқы­лының екі натрийлі тұзын (ЭДТА) қосып түсірген жөн. Бұл жағдайда Fe³⁺ қоспасы комплекстік қосылыс түрінде ерітіндіде қалады.