Chempage - Gravimetrie

Gravimetrie

Die Gravimetrie (Gewichtsanalyse) ist ein Teilgebiet der quantitativen Analyse, bei dem man durch Zusatz einer geeigneten Reagenzlösung (Fällungsreagenz) zur Probelösung den zu bestimmenden Stoff als schwerlöslichen Niederschlag ausfällt. Die Fällungsform wird durch Filtration von der Probelösung getrennt. Die Fällungsform wird anschließend durch Waschen gereinigt und durch Trocknen oder Glühen in die stöchiometrisch definierte Wägeform übergeführt, deren Masse man schließlich durch Wägung mittels einer Analysenwaage bestimmt.

Aus der bekannten Zusammensetzung der Wägeform und der Masse lässt sich die absolute Masse des zu bestimmenden Stoffes berechnen. Die Gravimetrie ist eine sehr genaue chemische Absolutmethode der quantitativen Analyse, die keine Eichung erfordert. Ihre Nachteile liegen in dem hohen Zeitbedarf und der geringen Eignung für Serienanalysen.

Mitunter sind Fällungs- und Wägeform identisch. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn der Niederschlag eine eindeutige Stöchiometrie aufweist und beispielsweise keine wechselnden Mengen von Kristallwasser gebunden werden. Beispiele dafür sind die Bestimmung von Sulfationen als Bariumsulfat, die Fällung von Nickel mit Diacetyldioxim und die Bestimmung von Kalium mit Natriumtetraphenylborat.

Beispiele aus dem Praktikum

Bestimmung des Eisengehaltes einer Fe(III)-Salzlösung

Zunächst wird die Eisen(III)-salzlösung mit Ammoniak-Lösung versetzt. Dabei wird das Eisen in Form von einem Eisenoxidhydrat ausgefällt. Dieses wird abfiltriert und gewaschen. Anschließen wird das Eisenoxidhydrat zum Eisen(III)-oxid geglüht.

Reaktionsgleichung:

NH₃ (aq) + H₂O OH^- (aq) + NH₄⁺ (aq)

[Fe(OH₂)₆]³⁺ (aq) + 3OH^- (aq) Fe₂O₃∙xH₂O (s) Fällungsform

Fe₂O₃∙xH₂O (s) → Fe₂O₃ (s) + xH₂O (g) (bei 650°C) Wägeform

Die gesuchte Masse a des zu bestimmenden Elementes (in unserem Beispiel Eisen) ist proportional der ausgewogenen Masse A der Wägeform (hier $Fe 2 O 3$ ). Der Proportionalitätsfaktor f wird als gravimetrischer Faktor bezeichnet. Er stellt das Verhältnis der molaren Masse des zu bestimmenden Elements zur gesamten molaren Masse der Wägeform dar.

$Bestimmung des Calciumgehaltes einer Calciumchlorid-Lösung$

$Die Calciumhaltige Lösung wird alkalisch gemacht (pH = 9) und mit Ammoniumoxalat versetzt. Dabei fällt Calciumoxalat als farbloser Feststoff aus. Der Niederschlag wird bei 105°C im Trockenschrank getrocknet. Man erhält Calciumoxalat Monohydrat:$

$Reaktionsgleichung:$

$Ca 2+ (aq) + C 2 O 4 2- (aq) CaC 2 O 4 ∙ xH 2 O (s) X = 1-3 Fällungsform$

$CaC 2 O 4 ∙ xH 2 O (s) \to CaC 2 O 4 ∙ H 2 O (g) (bei 650°C) Wägeform$

Bestimmung des Nickelgehalts einer Nicken(II)-Lösung

Die nickelhaltige Lösung wird mit einer Dinatrium-dimethylglyoximat-Lösung (Na₂C₂H₆N₂O₂) versetzt. Dabei fällt ein himbeerfarbener, voluminöser Niederschlag aus, welcher im Trockenschrank bei etwa 100°C mehrere Stunden getrocknet wird:

Ni²⁺ (aq) + 2C₄H₇N₂O₂^- (aq) Ni(C₄H₇N₂O₂)₂ (s) Fällungs- und Wägeform