Гравиметрические методы.

Ранее гравиметрические методы называли весовыми. Определяемый компонент какой-либо реакцией переводят в нерастворимое соединение. Образующийся осадок отделяют от раствора, сушат, часто прокаливают при высокой температуре и взвешивают. Если химическая формула взвешиваемого соединения известна, легко рассчитать и количество входящего в его состав нужного нам компонента. Весы – обычный аналитический прибор, поэтому методы эти доступны для любой химической лаборатории. Они очень точны, но длительны и трудоемки.
Теория гравиметрических методов анализа включает учение об образовании осадков, формулирует требования к весовым формам и т.д. Основная операция в гравиметрическом анализе – количественное осаждение определяемого компонента. Полученный осадок должен быть свободен от загрязнений; необходимо, чтобы он легко отделялся от раствора, иначе говоря – отфильтровывался и промывался. Осадок должен либо сам быть соединением постоянного состава, которое нетрудно взвесить (т.е. соединением нелетучим, негигроскопичным, инертным по отношению к воздуху), либо переводиться в такое соединение высушиванием или прокаливанием. Такие требования легко предъявить, но трудно реализовать. Важно устранить потери за счет растворения осадка, уменьшить ошибки, связанные с соосаждением и последующим осаждением (на готовом осадке) посторонних компонентов. А ведь от гравиметрических методов требуется, прежде всего, высокая точность. Эти методы позволяют снизить относительную ошибку определения до 0,1 %. Однако уменьшить ошибки можно, лишь хорошо владея теорией осаждения, поэтому исследования в этой области продолжаются.
Интересные работы по теории осаждения, выполненные Н.А. Тананаевым, способствовали тому, что в качестве важной и объективной характеристики твердой фазы утвердилось произведение растворимости. Н.А. Тананаев предложил один из приемов получения чистых осадков, его последователи развили теорию растворимости осадков в кислотах, изучали влияние так называемого общего иона.

Один из самых известных аналитиков, лауреат Государственной премии СССР, Н.А. Тананаев разработал также вариант капельного анализа, дробный анализ и бесстружковый метод качественного анализа. Автор книг «Аналитическая химия» (1934), «Объемный анализ» (6-е издание, 1939), «Весовой анализ» (1931), «Бесстружковый метод анализа черных, цветных и драгоценных сплавов» (1948).

Другие исследователи подробно изучали влияние различных условий осаждения на размер кристаллов и чистоту осадков, исследовали механизм образования осадков. Предложено много научно обоснованных методов гравиметрического определения элементов.
Существенную роль в гравиметрических методах играет использование различных комплексообразующих веществ для маскирования мешающих компонентов, применение радиоизотопов для оценки полноты осаждения и степени соосаждения примесей. В качестве реагентов-осадителей применяют неорганические и органические соединения.. Реактивы эти либо непосредственно входят в состав образующегося малорастворимого соединения, либо создают условия для выпадения осадка, включающего другие соединения.
Относительно новым направлением является термогравиметрия в ее различных вариантах. Специальные приборы автоматически фиксируют в этом случае изменение массы вещества в зависимости от температуры. Современные устройства – дериватографы – одновременно записывают кривую изменения массы с температурой, первую производную этой кривой и диференциальную термоаналитическую кривую. Подобные кривые необходимы при разработке новых гравиметрических методов: они дают сведения о превращениях осадка при нагревании, помогают выбирать интервал температур для высушивания или прокаливания осадка. Термогравиметрические методы и непосредственно используют для анализа. Например, содержания кальция, стронция и бария можно определить без их разделения по дериватограмме оксалатов этих элементов.
Гравиметрические методы постепенно уступают место физико-химическим и физическим методам анализа, особенно в области исследований. Да и в практике химического анализа доля гравиметрических методов неуклонно уменьшается. Существенно, однако, что процессы осаждения и соосаждения привлекают внимание в связи с их использованием для разделения и концентрирования элементов, причем не только в аналитической химии. Кроме того, гравиметрические методы играют большую роль в элементном анализе органических соединений.