对过滤所得沉淀加热处理,将沉淀式转变为称量式,即获得组成恒定并且与化学式表示的组成完全一致的沉淀。常用的有烘干和灼烧两种方法。
(1)沉淀的烘干
烘干是指在℃以下进行的热处理。其目的是除去沉淀上所沾的洗涤液,它适用于沉淀的析出式和称量式组成一致的沉淀。这种热处理操作简单,引入误差的机会少。凡是用微孔玻璃漏斗过滤的沉淀都可以(也只能)用烘干的方法处理。
一般将微孔玻璃漏斗(或坩埚)连通沉淀放在表面皿上,然后放入烘箱中,根据沉淀性质确定烘干温度。第一次烘干沉淀时间较长,约2h,第二次烘干时间可短些,约45min到1h。沉淀烘干后,取出,置干燥器中冷却至室温后称量。反复烘干、称量,直至恒重。
烘干沉淀时,烘箱温度应控制在指定温度±5℃,空的微孔玻璃漏斗(或坩埚)和装有沉淀的玻璃漏斗(或坩埚)必须在完全一样的条件下烘干和称量。
(2)坩埚的准备和沉淀的包裹、干燥、炭化与灼烧
灼烧是指在高于℃以上的温度时进行的热处理,它适用于沉淀式需经高温处理才能转换为称量式的沉淀。凡用滤纸过滤的沉淀都应该(也必须)用灼烧方法处理,灼烧是在预先已烧至恒重的瓷坩埚中进行的。
①瓷坩埚的准备 先将瓷坩埚用自来水尽量洗去其中污物,然后将其放入热盐酸(洗去Al2O3、Fe2O3)或热铬酸洗液(洗去油脂)中浸泡十几分钟,用洁净的玻璃棒夹出,先用自来水、再用蒸馏水涮洗干净,放在干净的表面皿上于烘箱中烘干。用蒸馏水刷洗干净后的坩埚一定不能再用手拿起,挪动时必须用洁净的坩埚钳(坩埚钳头部的锈应先用砂纸磨光洗净)。洗净烘干后的坩埚只能放在干净的表面皿、白瓷板或泥三角上,不得放在桌上,以免弄脏。用含Fe3+或Co2+的蓝墨水在坩埚外壁和盖子上编号,干后放在马弗炉中高温灼烧0.5h(新坩埚需1h),取出稍冷后转入干燥器中,冷却至室温,称量。第二次灼烧15~20min,取出稍冷后转入干燥器中,冷至室温,再称量。这样,直到连续两次称量质量之差不超过0.2mg,即认为坩埚已达恒重。
若瓷坩埚放在煤气灯上灼烧,应将其直立放在架有铁环的泥三角上,盖上坩埚盖,但不能盖严,需留一条小缝。逐渐升温灼烧,最后在氧化焰中进行高温灼烧,灼烧时使用坩埚钳不时地转动瓷坩埚,使之均匀加热。灼烧时间和操作方法与使用马弗炉灼烧时相同。
灼烧新坩埚时,会引起坩埚瓷釉组分中的铁发生氧化,而引起坩埚质量的增加。因此灼烧空坩埚的条件必须和以后灼烧沉淀时相同。
将热坩埚放入干燥器中后,会引起干燥器中的空气膨胀,压力增大,有时甚至会将干燥器的盖子推开,滑到桌面或地上。而当放置一段时间后,由于其中空气冷却,压力降低,又会将盖子吸住,而极难打开。因此坩埚放入干燥器2~3min后,应将干燥器的盖子慢慢推开一细缝,放出热空气,再立即盖严,反复数次。使坩埚充分冷却的时间,一般为40~50min,每次冷却坩埚的时间必须相同(无论是空的还是装有沉淀的),不可将坩埚放在干燥器中过夜。然后再称量。
②沉淀的包裹 用扁头玻璃棒将过滤沉淀的滤纸的三层部分挑起,再用洗净的手将滤纸和沉淀一起取出。包裹沉淀时,不应将滤纸完全打开。包晶形沉淀,可按照图2-53中的(a)法或(b)法卷成小包,将沉淀包裹在里面,最好包得紧些,但不要用手指压沉淀。将沉淀包好后,用滤纸原来不接触沉淀的那部分,将漏斗内壁轻轻擦一下,擦下可能粘在漏斗上部的沉淀微粒。把滤纸包的三层部分向上放入已恒重的坩埚中,这样可使滤纸灰化较易。
图2-53 过滤后滤纸的折叠
对于胶状沉淀,因沉淀体积较大,可用扁头玻棒将滤纸边挑起,向中间折叠,将沉淀全部盖住,如图2-54所示,然后取出,倒转过来,尖头向上,安放在坩埚中。
图2-54 胶状沉淀的包裹
如果滤纸已变干,可先用蒸馏水将其润湿,以便于操作。
③沉淀的干燥和灼烧 将放有沉淀包的坩埚,倾斜地放在泥三角上,坩埚底部枕在泥三角的一横边,然后再把坩埚盖半掩地倚于坩埚口,这样会使火焰热气反射,有利于滤纸的炭化[见图2-55(a)]。先用煤气灯火焰来回扫过坩埚,使其均匀而缓慢地受热,避免坩埚骤热破裂。然后将煤气灯置于坩埚盖中心之下,利用反射焰将滤纸和沉淀烘干,这一步不能太快,尤其对于含有大量水分的胶状沉淀,很难一下烘干,若加热太猛,沉淀内部水分迅速汽化,会挟带沉淀溅出坩埚,造成实验失败。当滤纸包烘干后,滤纸层变黑而炭化,此时应控制火焰大小,使滤纸只冒烟而不着火,因为着火后,火焰卷起的气流会将沉淀微粒吹走。如果滤纸着火,应立即移去灯火,用坩埚钳夹住坩埚盖将坩埚盖住,让火焰自行熄灭,切勿用嘴吹熄。
滤纸全部炭化后,把煤气灯置于坩埚底部,逐渐加大火焰,并使氧化焰完全包住坩埚,烧至红热,以便把炭完全烧成灰,这一步骤将炭燃烧成二氧化碳被除去的过程叫灰化[见图2-55(b)]。炭粒完全消失、沉淀现出本色后,再用强火灼烧一定时间,同时稍稍转动坩埚,让沉淀在坩埚内轻轻翻动,借此可把沉淀各部分烧透,使大块黏物散落,把包裹住的滤纸残片烧光,并把坩埚壁上的焦炭烧掉。
滤纸灰化后,将坩埚垂直地放在泥三角上,盖上坩埚盖(留一小孔隙),于指定温度下灼烧沉淀,或者将坩埚放在马弗炉中灼烧(这时一般是先在电炉上将沉淀和滤纸烤干并进行炭化和灰化)。通常第一次灼烧时间为30~45min,第二次灼烧15~20min。每次灼烧完毕从炉内取出后,都应在空气中稍冷后,再移入干燥器中,冷却至室温后称量。然后再灼烧、冷却、称重,直至恒重。