Gravimetrik analiz, analitik kimyada, kütlesine dayalı olarak bir analitin (analiz edilen iyon) nicel tayininde kullanılan bir dizi metodu tarif eder. Bu tip analizin ardındaki ilke, bir iyon kütlesi eşsiz bir bileşik olarak tespit edildiğinde, diğer bileşenlerinin göreceli miktarları biliniyorsa, bilinen ölçüm, daha sonra, bir karışımdaki aynı analit kütlesini belirlemek için kullanılabilir.
Bu analiz yönteminin dört temel türü yağış, volitilizasyon, elektro-analitik ve çeşitli fiziksel yöntemlerdir. Metotlar analitin fazını, orijinal karışımdan saf haliyle ayırmak için değiştirmeyi içerir ve niceliksel ölçümlerdir.
Yağış analizi
Bu durumda, iyonlar veya moleküller bir yağış formuna getirilir. Çökelen bileşim filtrelenmektedir. Filtreleme ya bir porselen filtre potası ya da cam filtre potası ya da bir filtre kağıdında gerçekleştirilebilmektedir (özel kül içermeyen filtre kağıtları kullanılmaktadır). Filtre pastası daha sonra yıkanır ve kurutulur. Bir kağıt filtresi ile süzülmüşse, asfil edilmelidir. Bazı durumlarda, yağış formu, çökelti analizi için özel olarak tasarlanmış fırınlarda tavlama vasıtasıyla stokiyometrik bir tartım formuna dönüştürülür ve böylece malzemelerin kantitatif tayin edilmesi gerçekleşebilir.
Bazen yağış ve tartım formları aynıdır. Çökelti net bir stokiometriye sahip olduğunda ve örneğin değişen kristalleşme suyu miktarlarına bağlı olmadığında özellikle durum böyledir: baryum sülfat olarak sülfat iyonlarının belirlenmesi, diasetiltioksim ile nikel çökeltilmesi, potasyumun sodyum tetrafenil ile tayini borat. Yağış formunun ve tartı formunun özdeş olmadığı bir örnek demirin aşağıda demir (III) oksit olarak tayin edilmesidir.
Elektrogravimetri
İstenen madde, elektrogravimetri sırasında bir elektrot üzerine çökeltilir ve daha sonra tartılır.
Termogravimetri
Termogravimetrik analiz yöntemlerinde, maddenin kütlesindeki değişim, sıcaklığın bir fonksiyonu olarak araştırılır. Bunun basit bir örneği, nemin belirlenmesi için gravimetrik yöntemlerdir.
Yöntem
Çözeltide bulunan tayin edilecek iyon reaktifle çöktürülür. Oluşan çökelti (çökelek) süzülür, yıkanır, kurutulur veya yüksek sıcaklıkta kızdırılarak tartılır. İşlem 6 aşamada gerçekleştirilir.
Çöktürme
Çöktürme sırasında çözeltide kalan madde miktarı, bir analitik terazinin tartabileceği minimum miktardan yani 0,0001 gramdan az olmamalıdır.
Çökeltinin yapısı hızla süzmeye ve yıkamaya uygun olmalıdır. Bu nedenle kristal yapıdaki çökeltilerin iri taneli olması istenir. Çünkü ince taneli çökelti süzme sırasında gözenekleri tıkayarak işlemi zorlaştırır veya gözeneklerden geçerek tam olarak süzülemez. Ayrıca ince tanecikler toplam yüzeyi arttırdığından çözeltideki istenmeyen iyonların daha fazla adsorplanmasına da sebep olurlar.
Çöktürülen madde, kurutma ve kızdırma işlemi sonrasında bileşimi kesin olarak bilinen bir madde haline dönüşmelidir.
Çökeltiler kristalize veya amorf yapıdadır. Amorf çökeltiler kolloidal çökeltilerin koagülasyonu ile oluştuğundan çökme, kolloidal çözeltilerin ısıtılması veya koagüle edici elektrolit ilavesiyle sağlanır.
Olgunlaştırma
Kristal yapıdaki çökeltiler genellikle hemen süzülmez. Kendi halinde veya su banyosunda 3-4 saat veya bir gece bekletilir. Bu işleme olgunlaştırma denir. Olgunlaştırma süzmeyi kolaylaştırdığı gibi, çökeltinin saflaşmasını da sağlar.
Süzme
Çökeltiyi ana çözeltiden ayırmak için uygulanan işleme denir. Çökeltinin yapısına ve süzmeden sonra uygulanacak işlemlere bağlı olarak genellikle şu süzgeçler kullanılır:
Süzgeç kağıdı
Sıkıştırılmış asbestten yapılmış Goach krozesi
Platin Goach krozesi
Sinterlenmiş cam, silikat veya porselenden yapılmış dibi gözenekli krozeler
Süzgeç kağıdı kızdırma işlemi sırasında kolay indirgenmeyen ve yüksek sıcaklıkta kızdırılması gereken çökeltilerin süzülmesinde kullanılır. Kantitatif süzgeç kâğıtlarının yandıktan sonra bıraktığı kül miktarı ihmal edilecek değerdedir. Çökeltinin tanecik boyutuna göre farklı gözenek büyüklüğüne sahip süzgeç kağıdı kullanılır. Genellikle süzgeç kâğıtlarının gözenek boyutu kutu üzerine basılan renkli bantlarla simgelenir. Mavi bant küçük, beyaz bant orta, siyah bant ise büyük boyutta gözeneklere sahip kağıdı simgeler.
Süzgeç kağıdı kuru olarak huni içine yerleştirilir. Destile su (saf su) ile doldurularak süzülmesi beklenirken huni ile kâğıt arasında kalan hava kabarcıkları da giderilir.
Süzülen sıvı dikkatlice ve gözenekleri tıkamaması için başlangıçta karıştırılmadan süzgeç kağıdına aktarılır. Sıçramayla meydana gelen madde kaybını önlemek için süzülen sıvı, içinde bulunduğu beherden huninin ortasına tutulan ancak huniyle temas etmeyen cam baget üzerine dökülerek aktarılır. Süzgeç kağıdı sıvı ile tamamen doldurulmamalıdır. Kağıdın üst sınırından 5 mm kadar aşağıda kalmalıdır. Sıvının tamamı aktarıldıktan sonra beher destile su ile yıkanır ve yıkama suyu süzgeç kağıdına aktarılır.
Çökelti süzgeç kağıdının yarısından fazlasını kaplamamalıdır. Aksi halde çökelti iyi yıkanamaz. Kağıt dışındaki süzgeçler, ısıtma sırasında kolay indirgenen veya yalnızca kurutularak tartılan çökeltilerin süzülmesinde kullanılır.
Yıkama
Çökeltinin yüzeyinde adsorplanan yabancı iyonları ve ana çözeltiyi uzaklaştırmak amacıyla yapılır.
Saf su ile yıkamada çökeltinin yapısına bağlı olarak çözünme, kolloidal hale geçme, hidroliz gibi nedenlerle madde kaybı meydana gelecekse destile su yerine yıkama çözeltileri kullanılır.
Süzgeçte yıkamada, çökelti üzerine belirli miktarda yıkama çözeltisi veya saf su ilave edilir. Bunun tamamı süzüldükten sonra bir miktar daha ilave edilir. Yıkama sıvısını küçük kısımlar halinde kullanmak, birkaç büyük kısım halinde kullanmaktan daha etkilidir.
Diğer bir yıkama şekli de çökeltiyi bir behere alarak üzerine belirli miktarda yıkama sıvısı ilave etmektir. Karıştırıldıktan sonra çökeltinin beherin dibine çökmesi beklenir ve tekrar süzme işlemi yapılır. Çökeltide bulunan yabancı maddeler sıvı içinde çözüneceğinden bu yöntem daha etkilidir.
Her iki yıkama şeklinde de yıkama işlemine çökeltiden arıtılmak istenen yabancı maddelere süzüntüde rastlanmayıncaya kadar devam edilir.
Eğer çökeltinin çözünürlüğü azsa yabancı maddelerin çözünürlüğünü arttırmak ve viskoziteyi azaltmak için sıcak sıvı ile yıkama tercih edilir.
Kurutma ve Kızdırma
Yıkanmış çökelti, tartma işleminden önce su ve uçucu maddeleri gidermek için kurutulur veya kızdırılır. Gerekli sıcaklık 250 oC’nin altında ise kurutma, 250-1200 oC arasında ise kızdırma uygulanır. Kurutma işlemi etüvde, kızdırma işlemi ise kül fırını veya bek alevinde yapılır. Kurutulacak çökelti, süzgeç kağıdı, Goach krozesi, sinterlenmiş cam veya dibi gözenekli porselen krozeden süzülür. Çökelti yakılacaksa süzme işleminde süzgeç kağıdı, dibi gözenekli porselen veya silikat kroze veya platin Goach krozesi kullanılır.
Kurutma veya kızdırma işleminin yapılacağı kroze önce sabit tartıma getirilir. Bunun için kroze, kurutma veya kızdırma sıcaklığında ısıtılır. Pens veya kroze maşası yardımıyla desikatöre alınarak soğutulur ve tartılır. Bu işlem bir kez daha tekrarlanır. İki tartım arasındaki fark 0,0001 gramı geçmiyorsa krozenin sabit tartıma geldiği kabul edilir. Aksi halde işlem tekrarlanır.
Süzme, süzgeç kağıdı kullanılarak yapılıyorsa nemli süzgeç kağıdı pens yardımıyla kenarları kıvrıldıktan sonra sivri ucu yukarıda kalacak şekilde sabit tartıma getirilmiş krozeye alınır. Kroze önce amyant üzerine kil üçgen yardımıyla eğik olarak yerleştirilir. Kroze zaman zaman çevrilerek süzgeç kağıdı kuruyuncaya kadar ısıtılır. Kuruma tamamlandıktan sonra amyant kaldırılır ve doğrudan alevle ısıtılarak kâğıt yakılır. Bu sırada kroze yandan ısıtılarak veya kil üçgen üzerine eğik yerleştirilerek yanma için gerekli hava akımı sağlanır. Yanma sırasında kâğıt alev alırsa kroze saat camı ile kapatılarak alev söndürülür. Duman çıkışı durduktan sonra kroze, kroze maşası yardımıyla sabit sıcaklıktaki kül fırınına konur ve 12-15 dakika kızdırılır. Tekrar maşa ve pens yardımıyla desikatöre alınarak soğutulur ve tartılır. Kroze içindeki madde ile birlikte tekrar ısıtılır ve tartılır. İki tartım arasındaki fark 0,0001 gramı geçmezse ağırlığın sabit olduğu kabul edilir. Aksi halde kızdırma ve tartma işlemi tekrarlanır.
Kurutma ve yakma işleminden sonra tartım yapılıncaya kadar kroze elde tutulmamalıdır.
Tartılacak madde aşırı nem çekici ise soğutma ve tartma sırasında kapaklı kroze kullanılır.
Tartma
Gravimetrik analizde tartım işlemi, duyarlılığı en az 0,0001 gram olan terazide yapılır. Boş ve dolu kroze tartımının aynı terazide yapılması tavsiye edilir. Madde tartımı, dolu ve boş kroze farkı olacağından böylece teraziden gelecek hata ortadan kalkar.
Tartma sırasında;
soğumamış kroze tartılmamalı,
terazi tartım konumunda iken kroze tartılmamalı,
tartımdan önce terazinin dengede olup olmadığı kontrol edilmeli, gerekirse ayarlama yapılmalı,
terazi içerisinde sürekli olarak silikajel, susuz kalsiyum klorür, sodyum hidroksit vb. nem çekici madde bulunmalıdır.