Determinazione dei solfati come BaSO₄  

(metodo gravimetrico)

PRINCIPIO 

L’analisi consiste nell’aggiungere lentamente una soluzione diluita di BACl₂, a una soluzione bollente contenente SO₄⁼, leggermente acidificata con HCl:

Il sale poco solubile viene separarato per filtrazione, lavato con acqua, riscaldato a circa 800-900 °C e pesato come BaSO₄.

Il BaSO₄ è scarsamente solubile in acqua (circa 3 mg/l) e la sua solubilità viene ulteriormente diminuita in presenza di un lieve eccesso di Ba²⁺, mentre aumenta lievemente in presenza di ioni H⁺ in quanto avviene la seguente reazione :

Ciononostante la precipitazione viene eseguita in soluzione debolmente acida per diminuire la contaminazione del precipitato e per favorire la formazione di cristalli con dimensioni maggiori e più facilmente filtrabili.

In ambiente acido inoltre si evita la probabile formazione di carbonato, cromato, fosfato di bario, poco solubili in ambiente neutro. 

Il BaSO₄ presenta una grande tendenza a coprecipitare altri sali presenti quali BaCl₂, Ba(NO₃)₂, Ba(ClO₃)₂ con formazione di cristalli misti; pertanto i nitrati e i clorati devono essere eliminati

preliminarmente; la coprecipitazione per BACl₂, può essere ridotta precipitando lentamente e operando in soluzioni diluite.

Interferiscono anche ioni quali: Ca²⁺, Al³⁺, Cr³⁺ e Fe³⁺, ecc. che coprecipitano come solfati isomorfi al BaSO₄; gli ioni trivalenti si eliminano preliminarmente, per gli altri è necessario operare in soluzioni molto diluite.

Durante la calcinazione il carbonio, derivante dalla parziale combustione della carta da filtro, può ridurre il BaSO₄ a BaS a temperature inferiori a 600 °C, secondo la reazione:

Bisogna quindi evitare che la carta si incendi.

La calcinazione viene effettuata sul 900 'C, mantenendo il crogiolo in posizione inclinata in modo da garantire una buona circolazione di aria che riossida l'eventuale solfuro a solfato. A temperature superiori si ha la piroscissione di BaSO₄ in BaO e SO3. Se il residuo della calcinazione è grigiastro, il che è indice che insieme al BaSO₄, si ha carbonio grafitico, si lascia raffreddare e poi si aggiungono una o due gocce di H₂SO₄ concentrato e quindi si continua a calcinare; si ha cosi la trasformazione dell'eventuale BaS in BaSO₄, secondo la reazione:

I problemi connessi all'uso della carta da filtro possono essere superati filtrando con un crogiolo filtrante.

Le cause di errore connesse a questa determinazione possono essere: perdita di precipitato per eccessiva acidità; precipitato poco puro a causa di interferenze di sostanze estranee; riduzione del precipitato durante la calcinazione e perdita di precipitato nella filtrazione, dovuta a passaggio di questo attraverso la carta, se costituito da particelle molto fini.

Il procedimento inverso a quello descritto può essere utilizzato per determinare il bario.  Anche altri cationi, quali Pb²⁺ e Sr²⁺ possono essere determinati come solfati. Questi presentano però una solubilità maggiore che può essere ridotta operando in un mezzo idroalcolico.

PROCEDIMENTO:

Il campione di soluzione da analizzare viene posto in un bicchiere da 600 ml, si acidifica con 1 ml di HCI concentrato, si diluisce a circa 300 ml, si porta a ebollizione e quindi si precipita aggiungendo lentamente una soluzione di BaCl2 al 5%, agitando continuamente.

Si lascia riposare per qualche minuto e si controlla se il liquido soprastante il precipitato si intorbida per aggiunta di una goccia di reattivo precipitante.

A precipitazione ultimata, si lascia digerire il precipitato per almeno due ore su piccola fiamma per favorire l'ingrossamento e la purificazione delle particelle di BaSO4. Si raffredda e si filtra per decantazione su carta da filtro per filtrazione lenta, raccogliendo il filtrato in un bicchiere pulito; si aggiungono al filtrato alcune gocce di soluzione di BaCl2,: se si forma precipitato bisogna ripetere l'analisi, altrimenti si lava il precipitato per decantazione prima nel bicchiere per 4-5 volte con poca acqua calda e poi sul filtro fino alla scomparsa dei cloruri nel filtrato.

Il filtro viene asciugato in stufa, poi si piega e si introduce in un crogiolo tarato che viene posto su un triangolo refrattario per la combustione della carta a piccola fiamma. Quando la carta è bruciata, si aumenta la fiamma e si scalda a circa 600-800°C fino alla completa calcinazionee formazione di un residuo bianco.

Si raffredda in essiccatore e si pesa. Si ripetono la calcinazione e la pesata fino a raggiungimento di un peso costante.