GRAVIMETRY: GRAVIMETRIC विश्लेषण, विधियाँ, उपयोग और उदाहरण - रसायन विज्ञान - 2025

Gravimetry लिए कई तकनीकों का आम में जिसका आधार बड़े पैमाने पर माप है के शामिल विश्लेषणात्मक रसायन विज्ञान का एक प्रमुख शाखा है। द्रव्यमान को अनगिनत तरीकों से मापा जा सकता है: प्रत्यक्ष या अप्रत्यक्ष रूप से। ऐसे आवश्यक माप प्राप्त करने के लिए तराजू; ग्रेविमेट्री द्रव्यमान और तराजू का पर्याय है।

जनता को प्राप्त करने के लिए चुने गए मार्ग या प्रक्रिया के बावजूद, संकेतों या परिणामों को हमेशा विश्लेषण या ब्याज की प्रजातियों की एकाग्रता पर प्रकाश डालना चाहिए; अन्यथा गुरुत्वाकर्षण का कोई विश्लेषणात्मक मूल्य नहीं होगा। यह पुष्टि करने के बराबर होगा कि एक टीम ने बिना डिटेक्टर के काम किया और अभी भी विश्वसनीय था।

पुराने पैमाने पर कुछ सेबों का वजन होता है। स्रोत: Pxhere

ऊपर की छवि अपने अवतल प्लेट पर कुछ सेब के साथ एक पुराने पैमाने को दिखाती है।

यदि इस पैमाने के साथ सेब का द्रव्यमान निर्धारित किया गया था, तो हमारे पास सेब की संख्या के अनुपात में कुल मूल्य होगा। अब, अगर उन्हें व्यक्तिगत रूप से तौला जाता है, तो प्रत्येक सेब के कुल कणों के अनुरूप प्रत्येक द्रव्यमान मूल्य होगा; इसके प्रोटीन, लिपिड, चीनी, पानी, राख सामग्री, आदि।

फिलहाल गुरुत्वाकर्षण के दृष्टिकोण के कोई संकेत नहीं हैं। लेकिन मान लीजिए कि पैमाने बेहद विशिष्ट और चयनात्मक हो सकते हैं, केवल ब्याज के एक तौल के दौरान सेब के अन्य घटकों की उपेक्षा करना।

इस आदर्श पैमाने को समायोजित, सेब का वजन सीधे यह निर्धारित कर सकता है कि इसका द्रव्यमान एक विशेष प्रकार के प्रोटीन या वसा से कितना मेल खाता है; यह कितना पानी संग्रहीत करता है, इसके सभी कार्बन परमाणुओं का वजन कितना है, आदि। इस तरह, सेब की पोषण संबंधी संरचना गुरुत्वाकर्षण से निर्धारित होगी।

दुर्भाग्य से कोई पैमाना नहीं है (कम से कम आज) जो ऐसा कर सकता है। हालांकि, विशिष्ट तकनीकें हैं जो सेब के घटकों को शारीरिक या रासायनिक रूप से अलग करने की अनुमति देती हैं; और फिर, और अंत में, उन्हें अलग से तौलना और रचना का निर्माण करना।

गुरुत्वाकर्षण विश्लेषण क्या है?

सेब के उदाहरण का वर्णन किया, जब एक विश्लेषण की एकाग्रता एक द्रव्यमान को मापने के द्वारा निर्धारित की जाती है जिसे हम एक ग्रेविमीटर विश्लेषण की बात करते हैं। यह विश्लेषण मात्रात्मक है, क्योंकि यह प्रश्न का उत्तर देता है कि 'कितना है?' विश्लेषण के विषय में; लेकिन वह इसका जवाब वॉल्यूम या विकिरण या गर्मी को मापकर नहीं देता, बल्कि जनता को देता है।

वास्तविक जीवन में, नमूने न केवल सेब हैं, बल्कि व्यावहारिक रूप से किसी भी प्रकार के पदार्थ हैं: गैस, तरल या ठोस। हालांकि, इन नमूनों की भौतिक स्थिति जो भी हो, उनसे एक द्रव्यमान या अंतर को निकालना संभव हो सकता है जिसे मापा जा सकता है; जो विश्लेषण की एकाग्रता के सीधे आनुपातिक होगा।

जब एक नमूने से "द्रव्यमान" निकालने के लिए कहा जाता है, तो इसका मतलब एक अवक्षेप प्राप्त करना होता है, जिसमें एक यौगिक होता है जिसमें विश्लेषण होता है, अर्थात्।

सेब पर लौटना, उनके घटकों और अणुओं को गुरुत्वाकर्षण से मापने के लिए उनमें से प्रत्येक के लिए एक अवक्षेप प्राप्त करना आवश्यक है; पानी के लिए एक वेग, प्रोटीन के लिए एक और, आदि।

एक बार जब सभी का वजन (विश्लेषणात्मक और प्रयोगात्मक तकनीकों की एक श्रृंखला के बाद) किया जाता है, तो वही परिणाम आदर्शित संतुलन के रूप में पहुंच जाएगा।

-ग्रेविमेट्री के टेप

ग्रेविमिट्रिक विश्लेषण में विश्लेषण एकाग्रता को निर्धारित करने के दो मुख्य तरीके हैं: प्रत्यक्ष या अप्रत्यक्ष रूप से। यह वर्गीकरण वैश्विक है, और उनमें से कुछ नमूनों में प्रत्येक विश्लेषण के लिए तरीकों और अंतहीन विशिष्ट तकनीकों को प्राप्त किया गया है।

प्रत्यक्ष

प्रत्यक्ष ग्रेविमेट्रिक विश्लेषण वह है जिसमें एक द्रव्यमान के सरल माप द्वारा विश्लेषण को निर्धारित किया जाता है। उदाहरण के लिए, यदि आप कंपाउंड AB के अवक्षेप को मापते हैं, और A और B के परमाणु द्रव्यमान और AB के आणविक द्रव्यमान को जानते हैं, तो आप A या B के द्रव्यमान की गणना अलग से कर सकते हैं।

उन सभी विश्लेषणों का निर्माण होता है, जिनसे द्रव्यमान का विश्लेषण करने वाले के द्रव्यमान की गणना की जाती है, प्रत्यक्ष गुरुत्वाकर्षण है। सेब के घटकों को अलग-अलग अवक्षेप में अलग करना इस प्रकार के विश्लेषण का एक और उदाहरण है।

अप्रत्यक्ष

अप्रत्यक्ष ग्रेविमेट्रिक विश्लेषण में, बड़े पैमाने पर अंतर निर्धारित किए जाते हैं। यहाँ एक घटाव का प्रदर्शन किया जाता है, जो विश्लेषण को परिमाणित करता है।

उदाहरण के लिए, यदि पैमाने पर सेब पहले तौला जाता है, और फिर सूखने के लिए गरम किया जाता है (लेकिन जलने के बिना), सभी पानी वाष्पीकरण करेगा; यही है, सेब अपनी सारी नमी खो देगा। सूखे सेब को फिर से तौला जाता है, और द्रव्यमान में अंतर पानी के द्रव्यमान के बराबर होगा; इसलिए, पानी को गुरुत्वाकर्षण से निर्धारित किया गया है।

यदि विश्लेषण सीधा था, तो एक काल्पनिक विधि विकसित करनी होगी जिसके द्वारा सभी पानी को सेब से घटाया जा सके और वजन के लिए एक अलग पैमाने पर क्रिस्टलीकृत किया जा सके। जाहिर है, अप्रत्यक्ष विधि सबसे आसान और सबसे व्यावहारिक है।

-Precipitate

यह पहले से ही एक सरलता प्राप्त कर सकता है, लेकिन इसमें वास्तव में कुछ शर्तों, प्रक्रियाओं, मास्किंग एजेंटों का उपयोग और अवक्षेपण एजेंटों आदि को शामिल किया जा सकता है, ताकि इसे नमूने से अलग किया जा सके और यह वजन के लिए सही स्थिति में हो।

जरुरी विशेषताएं

अवक्षेप विशेषताओं की एक श्रृंखला को पूरा करना चाहिए। इनमें से कुछ हैं:

उच्च शुद्धता

यदि यह पर्याप्त शुद्ध नहीं था, तो अशुद्धियों के द्रव्यमान को विश्लेषण के द्रव्यमान के हिस्से के रूप में माना जाएगा। इसलिए, उपसर्गों को शुद्ध करना चाहिए, या तो धोने, पुनर्गणना या किसी अन्य तकनीक द्वारा।

ज्ञात रचना

मान लीजिए कि अवक्षेप निम्नलिखित अपघटन से गुजर सकता है:

OLS ₃ (s) => MO (s) + CO ₂ (g)

ऐसा होता है कि यह ज्ञात नहीं है कि MCO ₃ (मेटालिक कार्बोनेट्स) अपने संबंधित ऑक्साइड में कितना विघटित हो गया है। इसलिए, अवक्षेप की संरचना ज्ञात नहीं है, क्योंकि यह MCO ₃ · MO, या MCO ₃ · 3MO, आदि का मिश्रण हो सकता है । इसे हल करने के लिए, केवल एमओ का वजन करने के लिए एमओओ ₃ से एमओ के पूर्ण अपघटन की गारंटी देना आवश्यक है ।

स्थिरता

यदि पराबैंगनी पराबैंगनी प्रकाश, गर्मी या हवा के संपर्क से विघटित हो जाती है, तो इसकी संरचना का पता नहीं चलता है; और यह पिछली स्थिति से पहले फिर से है।

उच्च आणविक द्रव्यमान

अवक्षेप के आणविक द्रव्यमान जितना अधिक होगा, वजन कम करना उतना ही आसान होगा, क्योंकि संतुलन पढ़ने के लिए छोटी मात्रा की आवश्यकता होगी।

कम घुलनशीलता

बड़ी जटिलताओं के बिना फ़िल्टर किए जाने के लिए अवक्षेप पर्याप्त रूप से अघुलनशील होना चाहिए।

बड़े कण

यद्यपि कड़ाई से आवश्यक नहीं है, अवक्षेप जितना संभव हो उतना क्रिस्टलीय होना चाहिए; अर्थात्, इसके कणों का आकार यथासंभव बड़ा होना चाहिए। इसके कण जितने छोटे होते हैं, उतने ही अधिक जिलेटिनस और कोलाइडल बनते हैं, और इसलिए इन्हें अधिक उपचार की आवश्यकता होती है: सुखाने (विलायक को हटाने) और कैल्सीनेशन (इसके द्रव्यमान को स्थिर बनाना)।

Gravimetry विधियाँ

ग्रेविमेट्री के भीतर चार सामान्य विधियाँ हैं, जिनका उल्लेख नीचे किया गया है।

तेज़ी

पहले से ही पूरे उपखंडों में उल्लेख किया गया है, वे इसे निर्धारित करने के लिए मात्रात्मक रूप से विश्लेषण को तेज करते हैं। नमूना शारीरिक और रासायनिक रूप से व्यवहार किया जाता है ताकि अवक्षेप जितना संभव हो उतना शुद्ध और उपयुक्त हो।

Electrogravimetry

इस विधि में, अवक्षेप एक इलेक्ट्रोड की सतह पर जमा होता है, जिसके माध्यम से एक विद्युत प्रवाह एक विद्युत रासायनिक सेल के अंदर पारित किया जाता है।

यह विधि व्यापक रूप से धातुओं के निर्धारण में उपयोग की जाती है, क्योंकि वे जमा होते हैं, उनके लवण या ऑक्साइड और, परोक्ष रूप से, उनके द्रव्यमान की गणना की जाती है। जिस घोल में सैंपल घुल चुका है, उसके संपर्क में आने से पहले इलेक्ट्रोड को पहले तोला जाता है; फिर, धातु को उसकी सतह पर जमा करने के बाद इसे फिर से जोड़ दिया जाता है।

औटना

ग्रेविमिट्रिक वाष्पीकरण विधियों में, गैसों का द्रव्यमान निर्धारित किया जाता है। ये गैसें एक अपघटन या रासायनिक प्रतिक्रिया से उत्पन्न होती हैं जो नमूना से गुजरती हैं, जो सीधे विश्लेषण से संबंधित होती हैं।

जैसा कि यह गैसों है, इसे इकट्ठा करने के लिए एक जाल का उपयोग करना आवश्यक है। इलेक्ट्रोड की तरह जाल को पहले और बाद में तौला जाता है, इस प्रकार अप्रत्यक्ष रूप से एकत्रित गैसों के द्रव्यमान की गणना की जाती है।

यांत्रिक या सरल

यह गुरुत्वाकर्षण विधि अनिवार्य रूप से भौतिक है: यह मिश्रण पृथक्करण तकनीकों पर आधारित है।

फिल्टर, सिस्ट या सिस्ट के उपयोग के माध्यम से, ठोस तरल चरण से एकत्र किए जाते हैं, और उनकी ठोस संरचना निर्धारित करने के लिए उन्हें सीधे तौला जाता है; उदाहरण के लिए, मिट्टी का प्रतिशत, मल अपशिष्ट, प्लास्टिक, रेत, कीड़े, आदि, एक धारा में।

Thermogravimetry

इस विधि में तापमान के कार्य के रूप में इसकी विविधताओं के माध्यम से एक ठोस या सामग्री के थर्मल स्थिरता को चिह्नित करने में, दूसरों के विपरीत होते हैं। एक गर्म नमूना व्यावहारिक रूप से एक थर्मोबेलेंस के साथ तौला जा सकता है, और तापमान बढ़ने के साथ इसका बड़े पैमाने पर नुकसान दर्ज किया जाता है।

अनुप्रयोग

सामान्य शब्दों में, विधि और विश्लेषण की परवाह किए बिना, गुरुत्वाकर्षण के कुछ उपयोग प्रस्तुत किए जाते हैं:

-सैंपल के घुलनशील और अघुलनशील, अलग-अलग घटकों को मिलाता है।

अंशांकन वक्र बनाने के लिए आवश्यक नहीं होने पर कम समय में मात्रात्मक विश्लेषण करें; द्रव्यमान निर्धारित होता है और यह एक बार में जाना जाता है कि नमूने में कितना विश्लेषण है।

-अब केवल यह विश्लेषण को अलग नहीं करता है, बल्कि इसे शुद्ध भी करता है।

राख और ठोस नमी का प्रतिशत निर्धारित करें। इसी तरह, एक गुरुत्वाकर्षण विश्लेषण के साथ इसकी शुद्धता की मात्रा निर्धारित की जा सकती है (जब तक कि प्रदूषणकारी पदार्थों का द्रव्यमान 1 मिलीग्राम से कम न हो)।

-यह थर्मोग्राम के माध्यम से एक ठोस को चिह्नित करने की अनुमति देता है।

- ठोस और अवक्षेपों की संभाल आम तौर पर संस्करणों की तुलना में सरल होती है, इसलिए यह कुछ मात्रात्मक विश्लेषणों की सुविधा प्रदान करता है।

-शिक्षण प्रयोगशालाओं में, इसका उपयोग छात्रों को कैल्सिनेशन तकनीकों, वजन करने और क्रूसबल्स के उपयोग के प्रदर्शन का मूल्यांकन करने के लिए किया जाता है।

विश्लेषण उदाहरण

Phosphites

निम्न प्रतिक्रिया द्वारा जलीय माध्यम में भंग किए गए नमूने को फॉस्फाइट्स, पीओ ₃ ^{3- के} लिए निर्धारित किया जा सकता है:

2HgCl ₂ (aq) + PO ₃ ^3- (aq) + 3H ₂ O (l) (Hg ₂ Cl ₂ (s) + 2H ₃ O ⁺ (aq) + 2Cl ^- (aq) + 2PO ₃ ^3- (aq)

ध्यान दें कि Hg ₂ Cl ₂ अवक्षेपित होता है। यदि एचजी ₂ सीएल ₂ का वजन किया जाता है और इसके मोल्स की गणना की जाती है, तो यह प्रतिक्रिया स्टोइकोमेट्री का पालन करके गणना की जा सकती है कि मूल रूप से कितना पीओ ₃ ^{3- 3-} मूल रूप से था। HgCl ₂ की एक अतिरिक्त नमूना के जलीय घोल _{में जोड़ा} जाता है ताकि यह सुनिश्चित हो सके कि सभी PO ₃ ^3- अवक्षेप बनाने के लिए प्रतिक्रिया करता है।

लीड

यदि, उदाहरण के लिए, एक सीसा युक्त खनिज एक एसिड माध्यम में पचता है, तो Pb ²⁺ आयन इलेक्ट्रोब्रिमेट्रिक तकनीक का उपयोग करके प्लैटिनम इलेक्ट्रोड पर PbO _{2 के} रूप में जमा कर सकते हैं । प्रतिक्रिया है:

Pb ²⁺ (aq) + 4H ₂ O (l) O PbO ₂ (s) + H ₂ (g) + 2H ₃ O ⁺ (aq)

प्लैटिनम इलेक्ट्रोड को पहले और बाद में तौला जाता है, और इस तरह पीबीओ ₂ का द्रव्यमान निर्धारित किया जाता है, जिसमें से एक ग्रेविमीटर कारक के साथ सीसा के द्रव्यमान की गणना की जाती है।

कैल्शियम

एक नमूने में कैल्शियम को ऑक्जेलिक एसिड और अमोनिया को इसके जलीय घोल में मिला कर पहले से तैयार किया जा सकता है। इस तरह ऑक्सालेट अयन धीरे-धीरे उत्पन्न होता है और एक बेहतर वेग पैदा करता है। प्रतिक्रियाएं हैं:

2NH ₃ (aq) + H ₂ C ₂ O ₄ (aq) → 2NH ₄ ⁺ (aq) + C ₂ O ₄ ^2- (aq)

सीए ²⁺ (aq) + C ₂ O ₄ ^2- (aq) → CaC ₂ O ₄ (s)

लेकिन कैल्शियम ऑक्सालेट कैल्शियम ऑक्साइड का उत्पादन करने के लिए शांत है, एक अधिक परिभाषित रचना के साथ एक अवक्षेप:

सीएसी ₂ ओ ₄ (एस) → सीएओ (एस) + सीओ (जी) + सीओ ₂ (जी)

निकल

और अंत में, एक नमूने की निकेल एकाग्रता को डाईमेथिलग्लॉक्सिम (डीएमजी) का उपयोग करके गुरुत्वाकर्षण से निर्धारित किया जा सकता है: एक कार्बनिक अवक्षेपण एजेंट, जिसके साथ यह एक केलेट बनाता है जो अवक्षेपित होता है और एक विशेषता लाल रंग होता है। DMG साइट पर उत्पन्न होता है:

CH ₃ कोच ₃ (aq) + 2NH ₂ OH (aq) → DMG (aq) + 2H ₂ O (l)

2DMG (aq) + Ni ²⁺ (aq) → नी (DMG) ₂ (s) + 2H ⁺

नी (DMG) ₂ को तौला जाता है और एक स्टोइकोमेट्रिक गणना यह निर्धारित करती है कि निहित नमूना कितना निकेल है।

संदर्भ

1. डे, आर।, और अंडरवुड, ए (1989)। मात्रात्मक विश्लेषणात्मक रसायन विज्ञान (पांचवां संस्करण)। PEARSON प्रेंटिस हॉल।
2. हार्वे डी (23 अप्रैल, 2019)। ग्रेविमिट्रिक विधियों का अवलोकन। रसायन शास्त्र LibreTexts। से पुनर्प्राप्त: chem.libretexts.org
3. अध्याय 12: विश्लेषण के Gravimetric तरीके। । से पुनर्प्राप्त: web.iyte.edu.tr
4. क्लाउड योडर। (2019)। भारात्मक विश्लेषण। से पुनर्प्राप्त: wiredchemist.com
5. भारात्मक विश्लेषण। से पुनर्प्राप्त: chem.tamu.edu
6. हेलमेनस्टाइन, ऐनी मैरी, पीएच.डी. (19 फरवरी, 2019)। Gravimetric Analysis परिभाषा। से पुनर्प्राप्त: सोचाco.com
7. सती मजन्ह कबाब। (एस एफ)। विश्लेषणात्मक रसायन विज्ञान: Gravimetric विश्लेषण। [पीडीएफ। से बरामद: ocw.ump.edu.my
8. सिंह एन। (2012)। सोने के निर्धारण के लिए एक कठोर, सटीक और सटीक नई ग्रेविमीटर विधि: अग्नि परख विधि का एक विकल्प। स्प्रिंगरप्लस, 1, 14. डूई: 10.1186 / 2193-1801-1-14।