Образование осадков

В процессе растворения твердого вещества в растворе наступает момент, когда число ионов, переходящих в рас­твор, уравнивается с числом ионов, переходящих в оса­док. В тот момент, когда ионное произведение электролита достигнет величины ПР для него, раствор станет насыщенным относительно этого электролита. Ясно, что, если ионное произведение превысит величину ПР, раствор станет пересыщенным и начнется выпадение осадка.

Осадок образуется в том случае, когда произведение концентраций ионов труднорастворимого электролита начнет превышать величину произведения растворимости электролита при данной температуре. Когда ионное произведение станет равным величине ПР, выпадение осадка прекращается.

Разберем влияние различных факторов на образо­вание осадка.

1. Концентрация раствора. Труднорастворимый элект­ролит нельзя выделить в осадок путем смешивания раз­бавленных растворов соответствующих солей, поскольку произведение концентраций ионов, образующих труднорастворимый электролит, будет меньше ПР для данного электролита. Например, осадок РbCl₂ не будет выпадать при смешении равных объемов 0.05 моль/л растворов Pb(NОз)₂ и NаС1. После смешивания концентрации каждого из веществ будут 0,05:2=0,025 моль/л, или 2,5• 10^-2 моль/л. Ионное произведение будет равно:

[Рb²⁺] * [С1-]² = 2.5•10^-2*(2.5•10^-2)² =1,56•10^-5

Полученная величина меньше ПР_PbCl2(1,7*10^-5), следовательно, выпадения осадка не произойдет.

Влияние концентрации растворов на образование осадков необходимо учитывать как в качественном, так и в количественном анализе. Так, например, открывая присутствие ионов Na⁺ с помощью реактива К[Sb(ОН)₆], мы должны помнить, что произведение растворимости oбразующейся соли Na[Sb(ОН)₆] достаточно большая величина и осадок может выпасть лишь при концентрации солей натрия в растворе не менее 0.5 н. и при дейст­вии насыщенного раствора К[Sb(ОН)₆]. Величину произведения растворимости всегда необходимо учитывать в систематическом ходе анализа.

При количественном определении различных веществ гравиметрическим методом произведение растворимости осаждаемого вещества не должно быть более1*10^-8 иначе

невозможно практически выделить определяемое вещество в осадок. Количество осадителя. Для возможно полного осаждения употребляют избыток осадителя. Например, осаждаем ион Ba⁺ в в виде соли ВаСОз:

ВаС1₂+ Na₂СОз =ВаСОз+2NаС1

После прибавления эквивалентного количества Na₂СОз и выделения осадка ВаСОз в растворе остается некоторое количество ионов Ва²⁺. Если затем прибавить избыток осадителяNа₂Соз, в растворе увеличится концентрация ионов СО₃^2-. Так как величина ПР_BaCO3 неизменна при постоянной температуре, повышение концентрации ионов СО₃^2- повлечет за собой соответственное уменьшение концентрации ионов Ва²⁺ в растворе (дополнительное количествоВаСОз выделится в осадок), т. е. увеличится полнота осаждения этого иона.

Однако большого избытка осадителя следует избегать по ряду причин вследствие возможности образования комплексных солей, кислых солей и т. д. Например, если осаждать ионы Рb²⁺ в виде сульфата, прибавление большого избытка серной кислоты приведет к по­вышению растворимости осадка вследствие образования кислой соли:

РbSO₄+Н₂SO₄ = Рb(НSO₄)₂

Прибавление избытка осадителя при осаждении амфотерных гидроксидов приведет к растворению осадка:

Аl(ОН)з + ОН^- ↔ [Аl(ОН)₄]^-

На практике обычно употребляют не более чем полуторакратный избыток осадителя. Большое значение имеет степень диссоциации осадителя. Концентрация ионов, вступающих в реакцию, у слабого электролита во много раз меньше концентрации ионов сильного электролита, а, следовательно, осаждение малодиссоциированным реактивом будет гораздо менее полным и практически не применяется.

Одноименный ион. Растворимость труднорастворимых электролитов снижается в присутствии других сильных электролитов, имеющих одноименный ион. Если к ненасы­щенному раствору ВаSO₄ прибавлять понемногу раствор сульфата натрия Na₂SO₄, то ионное произведение, быв­шее сначала меньше ПР_BaSO4, постепенно достигнет и превысит его. Начнется выпадение осадка. Соли с одно­именным ионом снижают растворимость солей, имеющих небольшое значение ПР.

Солевой эффект. Прибавление в раствор электролита соли с разноименными ионами повышает растворимость электролита. Так, например, растворимость PbSO₄ повышается в присутствии КNОз или NаNОз, а растворимость АgСl повышается в присутствии Na₂SO₄ или К₂SO₄. Описанное явление называется солевым эффектом.

Физическая причина этого явления следующая. Большое количество посторонних ионов мешает ионам труднорастворимой соли, находящимся в растворе, сталкиваться друг с другом и с поверхностью осадка.Все это ускоряет процесс растворения осадка.

Температура. Произведение растворимости является постоянной величиной при постоянной температуре. С увеличением температуры произведение растворимости возрастает. Поэтому осаждение, как правило, проводят из холодных растворов. Осаждение из горячих растворов проводят лишь тогда, когда температура благоприятно влияет на характер осадка (переход из аморфного состояния в кристаллическое, предотвращение образования коллоидных растворов и т. д.).

Дата добавления: 2015-06-04