Analisi gravimetrica: aspetti teorici

L’analisi gravimetrica è uno dei metodi più antichi di analisi chimica quantitativa in cui il costituente da determinare è separato dagli altri costituenti del campione dopo essere stato trasformato in un composto stabile e poco solubile a composizione nota.

Proprietà di un precipitato

Un precipitato per poter garantire un’analisi gravimetrica deve soddisfare a determinati requisiti:

• Deve avere una solubilità tanto bassa da permettere la precipitazione quantitativa dell’analita in questione. Il fattore principale è quindi costituito dalla solubilità del precipitato nella miscela di precipitazione contenente un eccesso di precipitante e nel liquido di lavaggio
• Il precipitato deve essere filtrabile ovvero le dimensioni delle sue particelle devono essere tali da essere trattenute dal filtro durante la filtrazione e successivo lavaggio. Tale requisito non è difficile da ottenere se si opera con opportuni accorgimenti. La precipitazione di una specie, infatti, comincia con la formazione di germi cristallini ovvero di aggregati ionici primari, invisibili, sui quali a poco a poco si depositano altri ioni in modo da formare piccolissimi cristalli. Questi che in un primo tempo rimangono dispersi nell’acqua madre e poi divengono via via sempre più grandi e infine si separano dalla soluzione ovvero precipitano. L’aggiunta quindi dell’agente precipitante deve essere fatta per successiva graduale aggiunta e sotto continua agitazione. Se l’aggiunta del precipitante, infatti, è fatta rapidamente il precipitato si presenta estremamente suddiviso, talora fioccoso e apparentemente amorfo essendo costituito da cristalli molto piccoli difficilmente separabili per filtrazione.
• Il precipitato inoltre deve avere una composizione stechiometrica o deve essere trasformabile in maniera semplice in un composto a composizione definita.
• Deve avere una purezza elevata e, per quanto possibile, deve essere esente da sostanze coprecipitate. Inoltre non deve essere contaminato da quantità apprezzabili di prodotti insolubili provenienti da altri costituenti del campione.

Purezza

La purezza del precipitato è senza dubbio il requisito più difficile da raggiungere. I reagenti usati per la precipitazione, in genere, non sono specifici e neppure selettivi. Quindi si rende  necessario separare il costituente di cui si vuol conoscere la quantità dagli altri costituenti del campione prima di poterlo precipitare in forma pura utilizzando una opportuna tecnica di separazione.

Spesso la forma in cui un certo costituente è precipitato e quella in cui è pesato sono diverse. Per esempio il ferro (III) è precipitato come ossido idrato Fe₂O₃· x H₂O. Esso non è mai pesato come tale in quanto dopo essiccazione  il precipitato contiene ancora una quantità indefinita di acqua. Questa quantità  dipende dalle particolari condizioni di precipitazione e essiccazione. Pertanto si deve procedere a calcinazione che garantisce da trasformazione dell’ossido idrato nella sua forma anidra.

Calcoli

I calcoli relativi all’analisi gravimetrica sono semplici. In genere si è interessati alla determinazione del per cento in massa di un certo costituente nel campione per cui basta applicare la formula:

% del campione = massa del costituente ∙ 100/ massa del campione

Di solito, tuttavia, il costituente è pesato sotto forma di un composto che lo contiene quindi la massa del costituente deve essere ricavata da un fattore analitico dato dal rapporto tra 1 equivalente del costituente cercato e 1 equivalente del composto pesato. Ad esempio, nella determinazione del cloro come cloruro mediante pesata del cloruro di argento, la massa di cloro si ottiene usando il fattore

F_Cl/AgCl = Cl/AgCl = 35.45/ 143.32 = 0.2474

Tale fattore può essere utilizzato in un problema pratico: si voglia determinare il percento in peso di un cloruro solubile contenuto in 0.2501 g di campione che dà un precipitato di cloruro di argento avente massa di 0.5009 g:

% di cloruro = 0.2474 ∙ 0.5009 ∙ 100/ 0.2501 = 45.55 %

Poiché il fattore analitico esprime il rapporto tra quantità equivalenti delle due sostanze al numeratore e al denominatore deve comparire lo stesso numero di atomi del costituente in questione. Quando si calcola, ad esempio, la massa di ferro da quella di un residuo calcinato di ossido di ferro (III) il fattore F = 2 Fe/ Fe₂O₃.