TRỌNG LƯỢNG: PHÂN TÍCH TRỌNG LƯỢNG, PHƯƠNG PHÁP, CÁCH SỬ DỤNG VÀ VÍ DỤ - HÓA HỌC - 2026

Trọng lượng là một nhánh chính của hóa học phân tích bao gồm một số kỹ thuật có điểm chung nền tảng là phép đo khối lượng. Khối lượng có thể được đo bằng vô số cách: trực tiếp hoặc gián tiếp. Để đạt được các phép đo thiết yếu đó, các thang đo; Trọng lượng đồng nghĩa với khối lượng và quy mô.

Bất kể cách thức hoặc quy trình được chọn để thu được khối lượng, các tín hiệu hoặc kết quả phải luôn làm sáng tỏ nồng độ của chất phân tích hoặc loại cần quan tâm; nếu không thì trọng lượng sẽ không có giá trị phân tích. Điều này tương đương với việc khẳng định rằng một nhóm làm việc mà không cần máy dò và vẫn đáng tin cậy.

Cân cũ cân mấy quả táo. Nguồn: Pxhere.

Hình ảnh trên cho thấy một cái cân cũ với một số quả táo trên đĩa lõm của nó.

Nếu khối lượng của các quả táo được xác định với tỷ lệ này, chúng ta sẽ có tổng giá trị tỷ lệ với số quả táo. Bây giờ, nếu chúng được cân riêng lẻ, mỗi giá trị khối lượng sẽ tương ứng với tổng số hạt của mỗi quả táo; protein, lipid, đường, nước, hàm lượng tro, v.v.

Hiện tại, không có gợi ý nào về cách tiếp cận trọng lực. Nhưng giả sử chiếc cân có thể cực kỳ cụ thể và có tính chọn lọc, bỏ qua các thành phần khác của quả táo trong khi chỉ cân thứ quan tâm.

Điều chỉnh quy mô lý tưởng hóa này, cân táo có thể xác định trực tiếp khối lượng của nó tương ứng với một loại protein hoặc chất béo cụ thể; nó dự trữ bao nhiêu nước, tất cả các nguyên tử cacbon của nó nặng bao nhiêu, v.v. Bằng cách này, thành phần dinh dưỡng của táo sẽ được xác định bằng trọng lượng.

Thật không may là không có quy mô (ít nhất là ngày nay) có thể làm điều này. Tuy nhiên, có những kỹ thuật cụ thể cho phép các thành phần của táo được tách biệt về mặt vật lý hoặc hóa học; và sau đó, và cuối cùng, cân chúng riêng biệt và xây dựng thành phần.

Phân tích trọng lượng là gì?

Được mô tả ví dụ về quả táo, khi nồng độ của chất phân tích được xác định bằng cách đo khối lượng, chúng ta nói về phép phân tích trọng lượng. Phân tích này là định lượng, vì nó trả lời câu hỏi 'có bao nhiêu?' liên quan đến chất phân tích; nhưng anh ta không trả lời nó bằng cách đo thể tích hoặc bức xạ hoặc nhiệt, mà là khối lượng.

Trong cuộc sống thực, các mẫu không chỉ là táo mà thực tế là bất kỳ loại vật chất nào: khí, lỏng hay rắn. Tuy nhiên, bất kể trạng thái vật lý của các mẫu này, phải có thể chiết xuất từ ​​chúng một khối lượng hoặc độ chênh lệch có thể đo được; tỷ lệ thuận với nồng độ của chất phân tích.

Khi người ta nói "chiết xuất một khối lượng" từ một mẫu, có nghĩa là thu được kết tủa, bao gồm một hợp chất có chứa chất phân tích, tức là chính nó.

Trở lại với táo, để đo trọng lượng các thành phần và phân tử của chúng, cần phải thu được kết tủa cho từng loại; một chất kết tủa cho nước, một chất khác cho protein, v.v.

Khi tất cả được cân (sau một loạt các kỹ thuật phân tích và thử nghiệm), kết quả sẽ đạt được giống như kết quả của cân lý tưởng hóa.

-Các loại trọng lực

Trong phân tích trọng lượng có hai cách chính để xác định nồng độ chất phân tích: trực tiếp hoặc gián tiếp. Sự phân loại này mang tính toàn cầu và từ đó chúng suy ra các phương pháp và kỹ thuật cụ thể vô tận cho từng chất phân tích trong một số mẫu nhất định.

Thẳng thắn

Phân tích trọng lượng trực tiếp là phân tích trong đó chất phân tích được định lượng bằng phép đo đơn giản khối lượng. Ví dụ, nếu bạn cân một kết tủa của một hợp chất AB, và biết khối lượng nguyên tử của A và B, và khối lượng phân tử của AB, bạn có thể tính khối lượng của A hoặc B riêng biệt.

Tất cả các phép phân tích tạo ra kết tủa mà khối lượng của chất phân tích được tính là trọng lượng trực tiếp. Sự phân tách các thành phần của táo thành các kết tủa khác nhau là một ví dụ khác của loại phân tích này.

gián tiếp

Trong phân tích trọng lượng gián tiếp, sự khác biệt về khối lượng được xác định. Tại đây thực hiện phép trừ để định lượng chất phân tích.

Ví dụ, nếu quả táo trên cân được cân trước, sau đó đun nóng đến khô (nhưng không cháy), tất cả nước sẽ bốc hơi; tức là táo sẽ mất hết độ ẩm. Quả táo khô được cân lại, và khối lượng chênh lệch sẽ bằng khối lượng nước; do đó, nước đã được định lượng bằng trọng lượng.

Nếu quá trình phân tích diễn ra đơn giản, một phương pháp giả thuyết sẽ phải được đưa ra để loại bỏ tất cả nước trong quả táo và kết tinh trên một chiếc cân riêng để cân. Rõ ràng, phương pháp gián tiếp là dễ nhất và thiết thực nhất.

-Kết tủa

Thoạt đầu, việc thu được kết tủa có vẻ đơn giản, nhưng nó thực sự liên quan đến một số điều kiện, quy trình, sử dụng chất che và tác nhân kết tủa, v.v. để có thể tách nó ra khỏi mẫu và cân ở điều kiện hoàn hảo.

Các tính năng cần thiết

Kết tủa phải đáp ứng một loạt các đặc điểm. Một số trong số này là:

Độ tinh khiết cao

Nếu nó không đủ tinh khiết, khối lượng của các tạp chất sẽ được coi là một phần khối lượng của chất phân tích. Do đó, các kết tủa phải được tinh chế, bằng cách rửa, kết tinh lại hoặc bằng bất kỳ kỹ thuật nào khác.

Thành phần đã biết

Giả sử kết tủa có thể bị phân hủy sau:

OLS ₃ (s) => MO (s) + CO ₂ (g)

Điều xảy ra là không biết có bao nhiêu MCO ₃ (cacbonat kim loại) đã bị phân hủy thành oxit tương ứng của nó. Do đó, thành phần của kết tủa không được biết, vì nó có thể là hỗn hợp của MCO ₃ · MO, hoặc MCO ₃ · 3MO, v.v. Để giải quyết điều này, cần đảm bảo phân hủy hoàn toàn MCO ₃ thành MO, chỉ cân MO.

Ổn định

Nếu chất kết tủa bị phân hủy bởi tia cực tím, nhiệt, hoặc do tiếp xúc với không khí, thành phần của nó sẽ không còn nữa; và nó lại xảy ra trước tình huống trước đó.

Khối lượng phân tử cao

Khối lượng phân tử của chất kết tủa càng cao thì càng dễ cân, vì sẽ cần những lượng nhỏ hơn để ghi kết quả cân.

Độ hòa tan thấp

Kết tủa phải đủ không tan để được lọc mà không có biến chứng lớn.

Hạt lớn

Mặc dù không hoàn toàn cần thiết, kết tủa phải ở dạng tinh thể nhất có thể; nghĩa là kích thước của các hạt của nó phải càng lớn càng tốt. Các hạt của nó càng nhỏ, nó càng trở nên sền sệt và keo hơn, và do đó cần phải xử lý nhiều hơn: làm khô (loại bỏ dung môi) và nung (làm cho khối lượng của nó không đổi).

Phương pháp trọng lượng

Trong trọng lượng có bốn phương pháp chung, được đề cập dưới đây.

Lượng mưa

Đã được đề cập trong suốt các phần phụ, chúng bao gồm kết tủa định lượng chất phân tích để xác định nó. Mẫu được xử lý vật lý và hóa học để kết tủa càng tinh khiết và phù hợp càng tốt.

Đo điện lực

Trong phương pháp này, kết tủa được lắng đọng trên bề mặt của điện cực, qua đó có dòng điện chạy qua bên trong tế bào điện hóa.

Phương pháp này được sử dụng rộng rãi trong việc xác định kim loại, vì chúng được lắng đọng, muối hoặc oxit của chúng và gián tiếp là khối lượng của chúng. Đầu tiên, các điện cực được cân trước khi tiếp xúc với dung dịch mà mẫu đã hòa tan; sau đó, nó được cân lại khi kim loại được lắng đọng trên bề mặt của nó.

Sự bay hơi

Trong phương pháp bay hơi bằng trọng lượng, khối lượng của các chất khí được xác định. Các khí này bắt nguồn từ phản ứng phân hủy hoặc hóa học mà mẫu phải trải qua, có liên quan trực tiếp đến chất phân tích.

Vì nó là chất khí, nên cần phải sử dụng bẫy để thu thập nó. Cái bẫy, giống như các điện cực, được cân trước và sau, do đó gián tiếp tính khối lượng khí thu được.

Cơ khí hoặc đơn giản

Phương pháp trọng lượng này thực chất là vật lý: nó dựa trên kỹ thuật tách hỗn hợp.

Thông qua việc sử dụng bộ lọc, sàng hoặc sàng, chất rắn được thu thập từ pha lỏng, và chúng được cân trực tiếp để xác định thành phần rắn của chúng; ví dụ: tỷ lệ đất sét, phân, nhựa, cát, côn trùng, v.v., trong một dòng suối.

Đo nhiệt độ

Không giống như các phương pháp khác, phương pháp này bao gồm đặc điểm tính ổn định nhiệt của chất rắn hoặc vật liệu thông qua các biến thể khối lượng của nó như một hàm của nhiệt độ. Trên thực tế, một mẫu nóng có thể được cân bằng một cân bằng nhiệt và sự mất khối lượng của nó được ghi lại khi nhiệt độ tăng lên.

Các ứng dụng

Nói chung, một số cách sử dụng của trọng lượng được trình bày, bất kể phương pháp và phân tích:

- Tách các thành phần khác nhau, hòa tan và không hòa tan, của một mẫu.

-Thực hiện phân tích định lượng trong thời gian ngắn hơn khi không yêu cầu xây dựng đường chuẩn; Khối lượng được xác định và ngay lập tức có thể biết được lượng chất phân tích trong mẫu.

-Không chỉ tách chất phân tích mà còn làm sạch chất này.

-Xác định phần trăm độ ẩm của tro và chất rắn. Tương tự, với phép phân tích trọng lượng có thể định lượng mức độ tinh khiết của nó (miễn là khối lượng của các chất gây ô nhiễm không nhỏ hơn 1 mg).

-Nó cho phép xác định đặc điểm của chất rắn bằng biểu đồ nhiệt.

-Việc xử lý chất rắn và chất kết tủa thường đơn giản hơn so với thể tích nên tạo điều kiện thuận lợi cho những phân tích định lượng nhất định.

-Trong phòng thí nghiệm giảng dạy, nó được sử dụng để đánh giá kết quả hoạt động của học sinh về kỹ thuật nung, cân và sử dụng nồi nấu kim loại.

Ví dụ phân tích

Phốt pho

Một mẫu được hòa tan trong môi trường nước có thể được xác định cho photpho của nó, PO ₃ ^3- , bằng phản ứng sau:

2HgCl ₂ (aq) + PO ₃ ^3- (aq) + 3H ₂ O (l) ⇌ Hg ₂ Cl ₂ (s) + 2H ₃ O ⁺ (aq) + 2Cl ^- (aq) + 2PO ₄ ^3- (aq)

Lưu ý rằng Hg ₂ Cl ₂ kết tủa. Nếu cân Hg ₂ Cl ₂ và tính số mol của nó, thì nó có thể được tính theo phương pháp phân tích của phản ứng là bao nhiêu PO ₃ ^3- ban đầu. Thêm một lượng dư HgCl _{2 vào} dung dịch nước của mẫu để đảm bảo rằng tất cả PO ₃ ^3- phản ứng tạo thành kết tủa.

Chì

Ví dụ, nếu một khoáng chất chứa chì được tiêu hóa trong môi trường axit, thì các ion Pb ²⁺ có thể lắng đọng dưới dạng PbO ₂ trên điện cực bạch kim bằng kỹ thuật đo điện trọng trường. Phản ứng là:

Pb ²⁺ (aq) + 4H ₂ O (l) ⇌ PbO ₂ (s) + H ₂ (g) + 2H ₃ O ⁺ (aq)

Điện cực bạch kim được cân trước và sau, và do đó khối lượng của PbO ₂ được xác định , từ đó với hệ số trọng lượng, khối lượng của chì được tính.

Canxi

Canxi trong một mẫu có thể được kết tủa bằng cách thêm axit oxalic và amoniac vào dung dịch nước của nó. Bằng cách này, anion oxalat được tạo ra từ từ và tạo ra kết tủa tốt hơn. Các phản ứng là:

2NH ₃ (aq) + H ₂ C ₂ O ₄ (aq) → 2NH ₄ ⁺ (aq) + C ₂ O ₄ ^2- (aq)

Ca ²⁺ (aq) + C ₂ O ₄ ^2- (aq) → CaC ₂ O ₄ (s)

Nhưng canxi oxalat được nung để tạo ra canxi oxit, một chất kết tủa với thành phần xác định hơn:

CaC ₂ O ₄ (s) → CaO (s) + CO (g) + CO ₂ (g)

Niken

Và cuối cùng, nồng độ niken của một mẫu có thể được xác định bằng trọng lượng bằng cách sử dụng dimethylglyoxime (DMG): một chất kết tủa hữu cơ, với nó tạo thành chelate kết tủa và có màu đỏ đặc trưng. DMG được tạo tại chỗ:

CH ₃ COCOCH ₃ (aq) + 2NH ₂ OH (aq) → DMG (aq) + 2H ₂ O (l)

2DMG (aq) + Ni ²⁺ (aq) → Ni (DMG) ₂ (s) + 2H ⁺

Ni (DMG) ₂ được cân và một phép tính phân tích xác định lượng niken trong mẫu.

Người giới thiệu

1. Day, R., & Underwood, A. (1989). Hóa phân tích định lượng (xuất bản lần thứ năm). Sảnh Prentice của PEARSON.
2. Harvey D. (ngày 23 tháng 4 năm 2019). Tổng quan về Phương pháp Trọng lượng. Hóa học LibreTexts. Được khôi phục từ: chem.libretexts.org
3. Chương 12: Phương pháp phân tích trọng lực. . Được khôi phục từ: web.iyte.edu.tr
4. Claude Yoder. (2019). Phân tích trọng lực. Khôi phục từ: wiredchemist.com
5. Phân tích trọng lực. Được khôi phục từ: chem.tamu.edu
6. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (Ngày 19 tháng 2 năm 2019). Định nghĩa Phân tích Trọng lượng. Phục hồi từ: thinkco.com
7. Siti Maznah Kabeb. (sf). Hóa học Phân tích: Phân tích Trọng lượng. [PDF. Được khôi phục từ: ocw.ump.edu.my
8. Singh N. (2012). Một phương pháp trọng lượng mới chắc chắn, chính xác và chính xác để xác định vàng: một phương pháp thay thế cho phương pháp thử lửa. SpringerPlus, 1, 14. doi: 10.1186 / 2193-1801-1-14.