التحليل الوزني

📅 آخر تحديث: ٢٨ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٨ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 3 صور
الموسوعة الحرة

يصف التحليل الوزني مجموعة من الطرق المستخدمة في الكيمياء التحليلية لتحديد كمية المادة المراد تحليلها ( الأيون المراد تحليله) بناءً على كتلتها . ويكمن مبدأ هذا النوع من التحليل في أنه بمجرد تحديد كتلة الأيون كمركب فريد ، يمكن استخدام هذا القياس المعروف لتحديد كتلة المادة نفسها في خليط ، شريطة معرفة الكميات النسبية للمكونات الأخرى. [ 1 ]

تتضمن الأنواع الأربعة الرئيسية لهذه الطريقة التحليلية الترسيب ، والتطاير ، والتحليل الكهربائي ، والطرق الفيزيائية المتنوعة . [ 2 ] وتعتمد هذه الطرق على تغيير طور المادة المراد تحليلها لفصلها في صورتها النقية عن الخليط الأصلي، وهي عبارة عن قياسات كمية.

يُتيح التحليل الوزني دقةً فائقةً في التحليل. في الواقع، استُخدم التحليل الوزني لتحديد الكتل الذرية للعديد من العناصر في الجدول الدوري بدقة تصل إلى ستة أرقام. يُقلل التحليل الوزني من هامش الخطأ في الأجهزة ، ولا يتطلب استخدام سلسلة من المعايير لحساب قيمة مجهولة. كما أن طرق التحليل الوزني لا تتطلب عادةً معدات باهظة الثمن. وبفضل دقته العالية، يُمكن استخدام التحليل الوزني لمعايرة أجهزة أخرى بدلاً من استخدام المعايير المرجعية.

إلى حد ما، حلت الطرق الطيفية محل التحليل الوزني ، فهي أسرع وأكثر دقة وتتطلب تدخلاً أقل. على سبيل المثال، يمكن تحديد كمية أيونات الفضة عن طريق ترسيب كلوريد الفضة ، لكن هذه الطريقة أصبحت الآن قديمة. [ 3 ]

طريقة الترسيب

مبادئ

الصفات العامة لكواشف الترسيب:

من عيوب التحليل الوزني أنه عادةً ما يقتصر على تحليل عنصر واحد من بين عدد قليل من العناصر. وقد تكون الطرق معقدة. وتتعلق تحديات الترسيب بالشوائب الموجودة في المادة الصلبة، والتي قد تنتج عن انسدادات أو امتزاز أيونات أخرى على السطح. ويمكن تجنب بعض هذه المشاكل باستخدام الترسيب المتجانس ، وهو تكوين الراسب من محلول متجانس واحد ، كما هو الحال مع كبريتات الباريوم . [ 4 ] ويمكن أن تتأثر ذوبانية الرواسب بوجود أيونات أخرى في المحلول. فعلى سبيل المثال، قد تزداد ذوبانية كلوريد الفضة (AgCl؛ Ksp = 1.0 × 10⁻¹⁰ في 0.1 مولار من نترات الصوديوم ) بعدة مراتب في وجود أنيونات أخرى.

دراسات الحالة

البوتاسيوم

سداسي كلورو البلاتينات البوتاسيوم، نتيجة التحليل الوزني للبوتاسيوم

يمكن تحديد كمية البوتاسيوم (K) باستخدام حمض الهيكساكلوروبلاتينيك كعامل ترسيب. [ 5 ] معالجة محلول يحتوي على أيونات K + بفائض من حمض الكلوروبلاتينيك هذا ينتج كمياً هيكساكلوروبلاتينات البوتاسيوم ، وهو مركب يسهل وزنه وغير مسترطب.

2 K + + H 2 [ PtCl 6 ] → K 2 [ PtCl 6 ] + 2 H +

ينتج عن إجراء تحليلي مماثل راسب من رباعي فينيل بورات البوتاسيوم من رباعي فينيل بورات الصوديوم .

فوسفات

فوسفات الأمونيوم 12-موليبدو، نتيجة التحليل الوزني للفوسفات

تؤدي إضافة محلول مائي من موليبدات الأمونيوم إلى محلول يحتوي على فوسفات الهيدروجين إلى ترسب فوسفوموليبدات الأمونيوم . [ 6 ]

تكوين معقدات: النيكل، الألومنيوم

ثلاثي (8-هيدروكسي كينوليناتو) الألومنيوم، نتيجة التحليل الوزني للألومنيوم.

تستخدم العديد من تطبيقات التحليل الوزني روابط عضوية تُنتج رواسب تحتوي على أيون معدني محدد . يُعالج محلول أيونات النيكل بأكثر من مكافئين من ثنائي ميثيل جليوكسيم لإنتاج راسب أحمر زاهٍ من ثنائي (ثنائي ميثيل جليوكسيمات) النيكل . وبنهج مماثل، يُعالج محلول أيونات الألومنيوم بـ 8-هيدروكسي كينولين لإنتاج ثلاثي (8-هيدروكسي كينولينات) الألومنيوم . [ 1 ]

الباريوم

كبريتات الباريوم غير قابلة للذوبان في الماء. باستخدام الترسيب المتجانس، تُعالج عينة من المحلول تحتوي على أيونات الباريوم بفائض من حمض السلفاميك . يُسخن هذا المحلول لتحفيز تحلل حمض السلفاميك إلى بيكبريتات : [ 4 ]

2 H 2 NSO 3 H + 2 H 2 O → 2 NH + 4 + 2 H SO − 4

يتفاعل البيسلفات بسهولة مع أيونات الباريوم ليعطي الكبريتات:

2 HSO − 4 + Ba 2+ → BaSO 4 + 2 H +

طرق التبخير

الكالسيوم

لتحديد كمية الكالسيوم في الماء، فإن زيادة حمض الأكساليك ستؤدي إلى ترسيب أكسالات الكالسيوم وفقًا للمعادلة التالية: [ 7 ]

Ca²⁺ ( aq ) + C₂O₄²⁻ → CaC₂O₄​​​​

يتحول الراسب عند اشتعاله في الهواء عند درجة حرارة عالية (حمراء) إلى أكسيد الكالسيوم :

CaC 2 O 4 → CaO (s) + CO (ز) + CO 2 (جم)

يُوزن الراسب، ويُظهر الفرق في الوزن قبل وبعد العملية كتلة المادة المراد تحليلها المفقودة، وهي في هذه الحالة أكسيد الكالسيوم. [ 8 ] [ 9 ] ويمكن استخدام هذا الرقم لحساب كمية أكسيد الكالسيوم، أو النسبة المئوية لتركيزه، في المزيج الأصلي. [ 2 ] [ 8 ] [ 9 ]

أنواع طرق التطاير

في طرق التبخير، تتضمن إزالة المادة المراد تحليلها فصلها عن طريق التسخين أو التحلل الكيميائي لعينة متطايرة عند درجة حرارة مناسبة. [ 2 ] [ 10 ] بعبارة أخرى، تُستخدم الطاقة الحرارية أو الكيميائية لترسيب المادة المتطايرة . [ 11 ] على سبيل المثال، يمكن تحديد محتوى الماء في مركب ما عن طريق تبخير الماء باستخدام الطاقة الحرارية ( الحرارة ). كما يمكن استخدام الحرارة، في حال وجود الأكسجين ، للاحتراق بهدف عزل المادة المشتبه بها والحصول على النتائج المطلوبة.

أكثر طريقتين شيوعًا لقياس الوزن باستخدام التطاير هما طريقة قياس الماء وطريقة قياس ثاني أكسيد الكربون . [ 2 ] ومن أمثلة هذه الطريقة عزل بيكربونات الصوديوم (المكون الرئيسي في معظم أقراص مضادات الحموضة ) من خليط من الكربونات والبيكربونات . [ 2 ] ويتم الحصول على الكمية الإجمالية لهذا المُحلَّل، بأي شكل من الأشكال، بإضافة كمية زائدة من حمض الكبريتيك المخفف إلى المُحلَّل في المحلول.

في هذا التفاعل، يُضخ غاز النيتروجين عبر أنبوب إلى الدورق الذي يحتوي على المحلول. وأثناء مروره، يُصدر فقاعات خفيفة. ثم يخرج الغاز، مارًا أولًا بعامل تجفيف (هنا كبريتات الكالسيوم ، وهو المجفف الشائع درايريت ). بعد ذلك، يمر بمزيج من عامل التجفيف وهيدروكسيد الصوديوم الموجود على الأسبستوس أو أسكاريت II ، وهو سيليكات غير ليفي يحتوي على هيدروكسيد الصوديوم . [ 12 ] تُحسب كتلة ثاني أكسيد الكربون بقياس الزيادة في كتلة هذا الممتص. [ 2 ] ويتم ذلك بقياس الفرق في وزن الأنبوب الذي كان يحتوي على الأسبستوس قبل وبعد العملية.

يحتفظ كبريتات الكالسيوم (CaSO₄ ) الموجود في الأنبوب بثاني أكسيد الكربون بشكل انتقائي أثناء تسخينه، وبالتالي يُزال من المحلول. يمتص عامل التجفيف أي رذاذ من الماء و/أو بخار الماء (التفاعل 3). يمتص مزيج عامل التجفيف وهيدروكسيد الصوديوم ثاني أكسيد الكربون وأي ماء قد يكون قد نتج عن امتصاص هيدروكسيد الصوديوم (التفاعل 4). [ 13 ]

ردود الفعل هي:

التفاعل 3. امتصاص الماء

NaHCO 3 (aq) + H 2 SO 4 (aq) → CO 2 (g ) + H 2 O (l) + NaHSO 4 (aq) [ 13 ]

التفاعل 4. امتصاص ثاني أكسيد الكربون والماء المتبقي

CO 2 (ز) + 2 NaOH (s) → Na 2 CO 3 (s) + H 2 O (l) [ 13 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. 1 2 راتنبري، إيفلين م. (1966). مقدمة في التحليل المعايري والوزني . بيرغامون. ISBN 0-08-011950-6.
  2. 1 2 3 4 5 6 سكوج، دوغلاس؛ ويست، دوغلاس م؛ هولر، ف. جيمس (1996). "5: التحليل الوزني". أساسيات الكيمياء التحليلية (الطبعة السابعة ). فورت وورث: دار نشر ساوندرز كوليدج هاركورت بريس. الصفحات 71-96 . LCCN 95-067683 .   
  3. ^ برومبي ، أندرياس. برومان، بيتر. زيمرمان، كلاوس؛ فان دن بروك، فرانسيس؛ فاندفيلدي، تييري؛ جويا، دان. رينر، هيرمان. شلامب، غونتر؛ زيمرمان، كلاوس؛ وايز، وولفغانغ. تيوس، بيتر؛ ديرمان، كلاوس. كنودلر، ألفونس؛ شرودر، كارل هاينز؛ كيمبف، بيرند؛ لوشو، هانز مارتن؛ بيتر، كارترين؛ شيلي ، راينر (2008). “الفضة ومركبات الفضة وسبائك الفضة”. موسوعة أولمان للكيمياء الصناعية . دوى : 10.1002/14356007.a24_107.pub2 . رقم ISBN 978-3-527-30385-4.
  4. 1 2 راتنبري، إيفلين م. (1966). "مقدمة ومبادئ عامة". التحليل الوزني والمعايرة التمهيدي . ص 143-153 . doi : 10.1016/B978-0-08-011950-2.50011-7 . ISBN  978-0-08-011950-2.
  5. ↑ بوركهارت، إليزابيث ر. (2006). "البوتاسيوم وسبائك البوتاسيوم". موسوعة أولمان للكيمياء الصناعية . المجلد A22. الصفحات 31-38 . doi : 10.1002/14356007.a22_031.pub2 . ISBN   978-3-527-30673-2.
  6. ↑ سيبينيك، روجر ف.؛ بوركين، أ. ريتشارد؛ دورفلر، روبرت ر.؛ لافيرتي، جون م.؛ ليشتفريد، جيرهارد؛ ماير-غرونوف، هارتموت؛ ميتشل، فيليب سي إتش؛ فوكاسوفيتش، مارك إس.؛ تشيرش، دوغلاس أ.؛ فان ريبر، غاري جي.؛ غيلياند، جيمس سي.؛ ثيلك، ستانلي أ. (2000). "الموليبدينوم ومركبات الموليبدينوم". موسوعة أولمان للكيمياء الصناعية . doi : 10.1002/14356007.a16_655 . ISBN 3-527-30673-0.
  7. ↑ "الفصل 3، علم الجاذبية" . www.csudh.edu/ . 8 يناير 2017. مؤرشف من الأصل في 25 نوفمبر 2016. تم الاطلاع عليه في 8 يناير 2017 .
  8. 1 2 هولر، ف. جيمس؛ سكوج، دوغلاس أ.؛ ويست، دونالد م. (1996). أساسيات الكيمياء التحليلية . فيلادلفيا: منشورات كلية سوندرز. ISBN 978-0-03-005938-4.
  9. 1 2 هولانيكي أ. (1987). تفاعلات الأحماض والقواعد في الكيمياء التحليلية . هوروود. ISBN 978-0-85312-330-9.
  10. ↑ "مقدمة في التحليل الوزني" . 8 يناير 2017. مؤرشف من الأصل في 1 أغسطس 2019. تم الاطلاع عليه في 8 يناير 2017 .
  11. ↑ "الأساليب الوزنية للتحليل" (ملف PDF) . 8 يناير 2017. مؤرشف من الأصل (ملف PDF) في 18 نوفمبر 2017. تم الاطلاع عليه في 8 يناير 2017 .
  12. ↑ سكوج، دوغلاس أ؛ ويست، دونالد م؛ هولر، ف. جيمس (1995). "5.6". أساسيات الكيمياء التحليلية (الطبعة السابعة ). فورت وورث: دار نشر سوندرز كوليدج وهاركورت بريس. الصفحات 96-97 . LCCN 95-067683 .   
  13. 1 2 3 "القسم 3-2: طرق التطاير" . 8 يناير 2017. مؤرشف من الأصل في 25 نوفمبر 2016. تم الاطلاع عليه في 8 يناير 2017 .