第二节　沉淀重量分析法仪器及操作方法

一、沉淀重量分析法

1.沉淀重量法

沉淀重量法是利用沉淀反应使被测组分生成溶解度很小的沉淀，将沉淀过滤、洗涤后，烘干或灼烧成为组成一定的物质，然后称其质量，再计算被测组分的含量。一般的分析过程如下：

试样试液沉淀形式称量形式计算含量

2.沉淀条件的选择

（1）晶形沉淀形成的条件　许多晶形沉淀如BaSO4、CaC2O4等，容易形成能穿过滤纸的微小结晶，因此必须创造生成较大结晶的条件。这就必须使生成结晶的速度慢，而晶体成长的速度快，为此必须创造以下条件：

① 沉淀要在适当稀的溶液中进行，这样结晶核生成的速度就慢，容易形成较大的晶体颗粒。

② 应在不断搅拌的情况下慢慢加入沉淀剂，尤其在开始时，要避免溶液局部形成过饱和溶液，生成过多的结晶核。

③ 在热溶液中进行沉淀。因为在热溶液中沉淀的溶解度一般将增大，这样可使溶液的过饱和度相对降低，从而使晶核生成得较少。同时在较高的温度下晶体吸附的杂质量也较少。

④ 过滤前进行“陈化”处理。在生成晶形沉淀时，有时并非立刻沉淀完全，而是需要一定时间，此时小晶体逐渐溶解，大晶体继续成长，这个过程称“陈化”作用。陈化作用不仅可使沉淀晶体颗粒长大，而且也使沉淀更为纯净，因为晶体颗粒长大总表面积变小，吸附杂质的量就少了。加热和搅拌可加速陈化作用，缩短陈化时间。

（2）形成无定形沉淀的条件　首先要注意避免形成胶体溶液，其次要使沉淀形成较为紧实的形状以减少吸附，因此要求沉淀的条件为：

① 沉淀应在浓溶液中进行，浓溶液可减小离子的水化程度，得到的沉淀含水量少、体积较小、结构较紧密。迅速加入沉淀剂并不断搅拌可促使微粒凝聚。

② 在热溶液中进行，即可防止形成胶体沉淀，又可减少杂质的吸附量。加入电解质作凝结剂，破坏胶体溶液。

③ 沉淀反应完全后需要加入热水适当稀释。因为在浓溶液中进行沉淀时，杂质的浓度也相应提高，增加了杂质吸附量，因此加入热水充分搅拌，使被吸附的杂质离子离开沉淀表面转入溶液中。

④ 沉淀完成后，立即趁热过滤，不要陈化。无定形沉淀放置后将逐渐失去水分，而聚集的更为紧密，使已吸附的杂质难以洗去。

二、沉淀重量法基本操作

1.沉淀的过滤和洗涤

（1）滤纸的选择　根据沉淀在灼烧中是否会被纸灰还原以及称量物质的性质，确定是采用过滤坩埚还是滤纸进行过滤。如果采用滤纸过滤，操作时应根据沉淀性质选择滤纸，一般粗大晶形沉淀用中速滤纸，细晶或无定性沉淀选用慢速滤纸，沉淀为胶体状时应用快速滤纸。所谓快慢之分是按滤纸孔隙大小而定，快则孔隙大。

（2）漏斗的选择　过滤用漏斗的大小应与滤纸的大小相适应，应使折叠后的滤纸上沿低于漏斗上沿0.5～1cm，玻璃漏斗锥体角度应为60°，颈口倾斜角度为45°，颈长一般为15～20cm，颈内径不要太大，以3cm左右为宜。

（3）滤纸折叠和漏斗的准备　所需要的滤纸选好后，将滤纸沿圆心对折两次，但先不要折死。按三层一层比例将其撑开呈圆锥状放入漏斗中，如果上沿不十分密合，可改变滤纸的折叠角度，直到与漏斗密合为止，且要求滤纸边缘应低于漏斗上沿0.5～1.0cm。这时可将滤纸的折边折死。撕去滤纸三层外面两层的一角，要横撕不要竖撕，撕角的目的是使滤纸能紧贴漏斗。将滤纸放入漏斗，加少量蒸馏水润湿滤纸，轻压滤纸赶走气泡。加水至滤纸边缘，使漏斗颈中充满水，形成水柱，以便过滤时该水柱重力可起到抽滤作用，加快过滤速度。如不能形成完整的水柱，可用手指堵住漏斗下口，继续向漏斗内加蒸馏水，赶尽滤纸与漏斗间的气泡，同时慢慢放开手指，即可形成水柱。若再不行，应考虑换颈细的漏斗。

（4）过滤和洗涤　过滤和洗涤一般分三步进行。第一步采用倾泻法，尽可能地过滤上层清液；第二步转移沉淀到漏斗上；第三步清洗烧杯和漏斗上的沉淀。此三步操作一定要一次完成，不能间断，尤其是过滤胶状沉淀时更应如此。

采用倾泻法是为了避免沉淀过早堵塞滤纸上的空隙，影响过滤速度。过滤时，置漏斗于漏斗架上，漏斗颈与接收容器紧靠，用玻璃棒贴近三层滤纸一边见图2-8（a）。首先沿玻璃棒倾入沉淀上层清液，一次倾入的溶液一般最多只充满滤纸的2/3，以免少量沉淀因毛细作用越过滤纸上沿而损失。当倾注暂停时，要小心把烧杯扶正，玻璃棒不离杯嘴[图2-8（b）]，到最后一液滴流完后，将玻璃棒收回放入烧杯中（此时玻璃棒不要靠在烧杯嘴处[图2-8（c）]，因为烧杯嘴处可能沾有少量的沉淀），然后将烧杯从漏斗上移开。倾入完成后，在烧杯内将沉淀用少量洗涤液搅拌洗涤，静置沉淀，再如上法倾出上清液，如此3～4次。残留的少量沉淀可用以下方法全部转移干净（图2-9）。左手持烧杯倾斜着拿在漏斗上方，烧杯嘴向着漏斗。用食指将玻璃棒横架在烧杯口上，玻璃棒的下端向着滤纸的三层处，用洗瓶吹出洗液，冲洗烧杯内壁，沉淀连同溶液沿玻璃棒流入漏斗中。沉淀全部转移到滤纸上以后，仍需在滤纸上洗涤沉淀，以除去沉淀表面吸附的杂质和残留的母液。其方法是从滤纸边沿稍下部位开始，用洗瓶吹出的水流，按螺旋形向下移动。并借此将沉淀集中到滤纸锥体的下部（图2-10）。黏附在烧杯壁上和玻璃棒上的沉淀可用淀帚自上而下刷至杯底，再转移到滤纸上。洗涤时应注意，切勿使洗涤液突然冲在沉淀上，这样容易溅失。整个过滤操作可总结为“一角”“二低”和“三靠”。

图2-8　过滤操作

注意事项：提高洗涤效率，每次使用少量洗涤液，洗后尽量沥干，多洗几次，通常称为“少量多次”的原则。沉淀洗涤后，用干净的试管接取几滴滤液，选择灵敏的定性反应来检验共存离子，判断洗涤是否完全。

图2-9　沉淀转移

图2-10　沉淀的洗涤

2.沉淀的烘干、灼烧及恒重

（1）瓷坩埚的准备　在定量分析中用滤纸过滤的沉淀，有些需在瓷坩埚中灼烧至恒重。因此要先准备好已知质量的坩埚。将洗净的坩埚倾斜放在泥三角上（图2-11），斜放好盖子，用小火小心加热坩埚盖，使热空气流反射到坩埚内部将其烘干。稍冷，蘸取硫酸亚铁铵溶液（或硝酸钴等溶液）在坩埚和盖上编号，然后在高温炉中加热灼烧至恒重。灼烧温度和时间应与灼烧沉淀时相同（沉淀灼烧所需的温度和时间，随沉淀而异）。在灼烧过程中要用热坩埚钳慢慢转动坩埚数次，使其灼烧均匀。空坩埚第一次灼烧30min后，停止加热，稍冷却（红热退去，再冷1min左右），用热坩埚钳夹取放入干燥器内冷却45～50min，然后称量（称量前10min应将干燥器拿到天平室）。第二次再灼烧15min，冷却（每次冷却时间要相同），称量，直至两次称量相差不超过0.2mg，即视为恒重。将恒重后的坩埚放在干燥器中备用。

图2-11　沉淀的烘干和灼烧

（2）沉淀的包裹　经过上述步骤过滤、洗涤后的沉淀，如需烘干、灼烧，可按下法转移：晶形沉淀一般体积较小，可用清洁的玻璃棒将滤纸的三层部分挑起，再用洗净的手将带沉淀的滤纸取出，打开成半圆形，自右边半径的1/3处向左折叠，再从上边向下折，然后自右向左卷成小卷，最后将滤纸放入已恒重的坩埚中，包卷层数较多的一面应朝上，以便于炭化和灰化（图2-12）。对于胶状沉淀，由于体积一般较大，不宜用上述包裹方法，而应用玻璃棒将滤纸边挑起（三层边先挑），再向中间折叠（单层边先折叠），将沉淀全部盖住（图2-13），再用玻璃棒将滤纸转移到已恒重的瓷坩埚中（锥体的尖头朝上）。

图2-12　包裹沉淀方法之一

图2-13　包裹沉淀方法之二

（3）烘干、灼烧及恒重　将装有沉淀的坩埚放好，小心地用小火把滤纸和沉淀烘干直至滤纸全部炭化。炭化时如果着火，可用坩埚盖盖住并停止加热使火焰熄灭（切不可吹灭，以免沉淀飞扬而损失）。炭化后，将火移至坩埚底部，逐渐升高温度，使滤纸灰化（将碳氧化成二氧化碳而沉淀留下的过程）。滤纸全部灰化后，将沉淀在与处理空坩埚相同的条件下进行灼烧、冷却，直至恒重。使用马弗炉煅烧沉淀时，应先用上述方法灰化，然后，再将坩埚放入马弗炉中煅烧至恒重。

（4）用玻璃砂心坩埚减压过滤、烘干与恒重　只要经过烘干即可称量的沉淀通常用玻璃砂芯坩埚[图2-14（a）]或玻璃砂芯漏斗[图2-14（b）]过滤。这种过滤器的滤板是由玻璃粉末在高温熔结而成。按照微孔的孔径大小分为6级，G1～G6。G1孔径最大，G6的孔径最小。使用玻璃砂芯坩埚前先用稀HCl、稀HNO3或氨水等溶剂泡洗（不能用去污粉以免堵塞孔隙），然后通过橡皮垫圈与吸滤瓶相连再接上抽气泵，先后用自来水和蒸馏水抽洗。洗净的坩埚在与烘干沉淀相同的条件下（沉淀烘干的温度和时间根据沉淀的种类而定）烘干，然后放在干燥器中冷却（约需0.5h），称量。重复烘干、冷却、称量，直至恒重。用玻璃砂坩埚过滤沉淀时，把经过恒重的坩埚装在吸滤瓶上[图2-14（c）]，先用倾泻法过滤。经初步洗涤后，把沉淀全部转移到坩埚中，再将烧杯和沉淀用洗涤液洗净后，把装有沉淀的坩埚置于烘箱中，在与空坩埚相同的条件下烘干、冷却、称重，直至恒重。玻璃砂心坩埚耐酸能力强、耐碱能力弱，因此不能过滤碱性较强的溶液。

图2-14　玻璃砂芯坩埚及抽滤装置

3.干燥器的使用

干燥器是存放干燥物品防止吸湿的玻璃仪器（图2-15）。干燥器的下部盛有干燥剂（常用变色硅胶或无水氯化钙），上搁一个带孔的圆形瓷板以放容器，瓷板下放一块铁丝网以防盛放物下落。干燥器是磨口的，涂有一层很薄的凡士林以防止水汽进入。开启（或关闭）干燥器时，应用左手朝里（或朝外）按住干燥器下部，用右手握住盖上的圆顶朝外（或朝里）平推器盖[图2-15（a）]。当放入热坩埚时，为防止空气受热膨胀把盖子顶起而滑落，应当用同样的操作两手抵着它，反复推、关盖子几次以放出热空气，直至盖子不再容易滑动为止。搬动干燥器时，不应只捧着下部，应同时按住盖子[图2-15（b）]，以防盖子滑落。

图2-15　干燥器的使用和开启

使用干燥器时应注意：

① 干燥器应注意保持清洁，不得存放潮湿的物品。

② 干燥器只在存放或取出物品时打开，物品取出或放入后，应立即盖上。

③ 放在底部的干燥剂，不能高于底部高度的1/2，以防沾污存放的物品。干燥剂失效后，要及时更换。

④ 干燥器装入干燥剂之前，要先擦净干燥器的内壁，将多孔瓷板洗净烘干，然后把干燥剂筛去粉尘后，借助纸筒放入干燥器底部（图2-16），以免干燥剂污染内壁的上部，再盖上多孔瓷板。在干燥器的磨口上涂上一层薄而均匀的凡士林，盖上干燥器盖备用。

图2-16　干燥器装干燥剂的方法