Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Влияние избытка осадителя на полноту осаждения
Введение в раствор избытка одноименных ионов влечет за собой дополнительное выпадение осадка. Это явление очень широко используется в аналитической практике. Качественно наблюдаемый эффект можно объяснить смещением равновесия в системе осадок Û раствор. Например, при введении избытка ионов Cl- в систему: AgCl↓ Û Ag+ + Cl- + Cl-избыток равновесие смещается в сторону образования AgCl и наблюдается более полное связывание ионов серебра. Количественный расчет приведен в решении задачи 2 §7. Введение избытка осаждающего иона противопоказано, если образующийся осадок амфотерен или вступает с ионом осадителем в последующее взаимодействие с образованием комплексных соединений. Например: а) при сливании растворов нитрата ртути (II) и иодида калия сначала образуется иодид ртути, осадок красного цвета: Hg(NO3)2 + 2KJ = HgJ2↓ + 2KNO3 который при дальнейшем введении иодида калия растворяется HgJ2↓ + 2KJ = K2[HgJ4] с образованием комплексной соли тетраиодомеркурат (II) калия; б) при осаждении ионов Са2+ сульфатом аммония идет растворение осадка CaSO4 с образованием комплексной соли: Са2+ + SO42- Û CaSO4↓; CaSO4 + (NH4)2SO4 = (NH4)2[Ca(SO4)2]; в) при осаждении ионов Al3+ гидроксид-ионами следует избегать избытка осаждающих ионов, т.к. идет процесс растворения Al(OH)3 Al3+ + 3OH- ↔ Al(OH)3↓ Al(OH)3↓ + 4OH- + 2H2O = [Al(OH)4(H2O)2]; г) при осаждении раствором аммиака катионов Cu2+, Ag+ и некоторых других осадки гидроксидов образуют с избытком раствора аммиака хорошо растворимые аммиакаты [Cu(NH3)4]Cl2, [Ag(NH3)2]Cl. Это явление используют при переведении в раствор осадка AgCl, нерастворимого в кислотах. Таким образом, на практике следует учитывать возможность последующего взаимодействия осадка с избытком вводимого иона. Даже в тех случаях, когда такого взаимодействия нет, большого избытка ионов осадителя следует избегать по причине увеличения при этом ионной силы раствора и, соответственно, растворимости. Рассмотрим это на примере. Пусть KtAn – малорастворимый бинарный электролит (AgCl, FeS, PbS и т.д.). Для осаждения катионов вводится избыток анионов, концентрация которых [An-]изб., произведение растворимости соли равно: ; , т.к. , и можно записать: ; подставим в это выражение значения и , равные соответственно: ; ; [Kt+] = Р моль/л; (V.3) (V.4)
Из этой формулы (V.4) видно, что увеличение концентрации анионов [An-] способствует уменьшению растворимости осадка, но одновременно, при значительном увеличении концентрации ионов в растворе, увеличивается ионная сила раствора, уменьшаются коэффициенты активности и растворимость должна увеличиваться. Учет факторов, влияющих на растворимость осадков, дает возможность осуществлять выбор условий наиболее полного осаждения того или иного соединения или его переведения в раствор.
Образование и растворение осадков Осадок малорастворимого электролита образуется только тогда, когда ионное произведение (ИП) превысит при данной температуре величину его произведения растворимости. Если ИП < ПР – р-р ненасыщенный; ИП = ПР – р-р насыщенный; ИП > ПР – р-р пересыщенный; ИП ПР↓ – условие образования осадков. Образование и растворение осадков находится в определенной зависимости от произведения растворимости. Чем меньше ПР для однотипных электролитов, тем быстрее и полнее образуется осадок. Необходимо учитывать возможность образования пересыщенных растворов. Внесение затравки, потирание стенок сосуда стеклянной палочкой ускоряют выделение осадка. Процесс растворения осадка противоположен процессу его образования. Для растворения осадка необходимо сместить равновесие в системе осадок Û насыщенный раствор. Этого можно достигнуть несколькими путями: · добавление свежих порций растворителя, что делает раствор над осадком ненасыщенным и для восстановления равновесия часть осадка должна раствориться; · выведение ионов из насыщенного раствора связыванием их в более прочные соединения. Это могут быть слабые электролиты, достаточно устойчивые комплексные ионы, осадки с меньшей растворимостью, чем исходный; · переведение ионов осадка в соединения, разлагающиеся с выделением газа; · изменение степени окисления ионов осадка, окисление или восстановление их в другие соединения, что также вызывает смещение равновесия в сторону растворения, т.к. ионы из раствора выводятся. Растворение осадка разбавлением можно осуществлять двумя способами: одноразовым введением достаточного объема растворителя или последовательно добавлять и сливать с осадка свежие дробные порции растворителя. Второй способ дает больший эффект и обычно рекомендуется в аналитической практике. Но подходит он больше для растворения среднерастворимых соединений; так как при растворении малорастворимого электролита образуется большой объем очень разбавленного раствора, что затрудняет анализ. Таким способом промывают малорастворимые осадки от соосажденных примесей в качественном и, особенно, в количественном анализе.
Чем прочнее удается связать ионы в растворе над осадком, тем быстрее идет процесс растворения. Поэтому, чем меньше константа ионизации образующегося слабого электролита, чем меньше константа нестойкости комплексного иона и чем меньше растворимость образующегося соединения, тем легче и полнее протекает процесс растворения осадка. Проиллюстрировать приведенные способы можно следующими схемами уравнений реакций происходящих процессов: малорастворимые основания Mg(OH)2, Fe(OH)3, Al(OH)3, Mn(OH)2, Fe(OH)2, Cr(OH)3 и др. хорошо растворяются в растворах кислот, т.к. при этом ионы водорода связывают гидроксид-ионы в слабый электролит – Н2О: Fe(OH)3↓ + 3HCl = FeCl3 + 3H2O Fe(OH)3↓ + 3H+ = Fe3+ + 3H2O Mg(OH)2↓ + 2HCl = MgCl2 + 2H2O Mg(OH)2↓ + 2H+ = Mg2+ + 2H2O Связать ионы ОН- можно и с помощью ионов аммония NH4+. Но гидроксид аммония диссоциирует сильнее, чем вода, и поэтому в солях аммония растворяются такие основания, как Mg(OH)2, Mn(OH)2, Fe(OH)2: Mn(OH)2↓ Û 2OH- + Mn2+ 2NH4OH + Mn2+ + 2Cl- (р-р), 2NH4+ + 2Cl- а такие малорастворимые основания, как Al(OH)3, Fe(OH)3, Cr(OH)3 и др. в солях аммония не растворяются. Того малого количества ОН- - ионов, которое находится в растворе над этими осадками, недостаточно для образования слабого электролита NH4OH и смещения равновесия в системе осадок Û раствор. Малорастворимые кислоты растворяются в растворах щелочей, процесс также идет за счет образования слабого электролита – Н2О: H2SiO3 + 2NaOH = Na2SiO3 + 2H2O Кислые соли некоторых слабых кислот растворяются не только в сильных кислотах, но и в щелочах: KHC4H4O6↓ + HCl = H2C4H4O6 + KCl KHC4H4O6↓ + NaOH = KNaC4H4O6 + H2O HC4H4O6- Û C4H4O62- + H+ H2O NaOH = Na+ + OH- Малорастворимые соли слабых кислот растворяются в сильных кислотах с образованием слабого электролита – кислоты: BaCrO4↓ + 2HCl = BaCl2 + H2CrO4 CaC2O4↓ Û Ca2+ + C2O42- Û H2C2O4 + Ca2+ + 2Cl- 2HCl Û 2Cl- + 2H+ Соли сильных кислот, нерастворимые в сильных кислотах, растворяются в соединениях, образующих с ионами осадка комплексные соли: AgBr↓ + 2Na2S2O3 = Na3[Ag(S2O3)2] + NaBr AgCl↓ + 2NH4OH = [Ag(NH3)2]Cl + 2H2O HgI2↓ + 2KI = K2[HgI4] Такие соли сильных кислот, как BaSO4, CaSO4, PbSO4, SrSO4, нерастворимые в сильных кислотах и щелочах, переводят в другие малорастворимые соединения, которые, в свою очередь, растворяются в кислотах: CaSO4↓ + Na2CO3 Û CaCO3↓ + Na2SO4 Процесс идет за счет того, что Р(CaCO3) < P(CaSO4). Образующийся CaCO3 легко растворяется в кислотах. Ag2CrO4 можно перевести в AgCl: Ag2CrO4↓ Û 2Ag+ + CrO42- + 2KCl Û 2Cl- + 2K+ ↑↓ 2AgCl↓ В этом случае, образующийся осадок AgCl затем растворяют в растворе аммиака (см. гл. VI, §5). Сравнительно легко идет процесс растворения, если в результате реакции образующийся продукт выделяется в виде газа: CaCO3↓ + 2HCl Û CaCl2 + H2O + CO2↑ CaCO3↓ + 2СH3COOH Û Ca(CH3COO)2 + H2O + CO2↑ BaSO3 + 2HCl = BaCl2 + SO2↑ + H2O ZnS + 2HCl = ZnCl2 + H2S↑
FeS + 2HCl = FeCl2 + H2S↑ Исключение составляют малорастворимые соли слабых кислот с очень малой величиной произведения растворимости. Того ничтожно малого количества ионов, которое содержится в насыщенном растворе над осадком, недостаточно для образования слабой кислоты. Сульфиды, такие как CuS, PbS, HgS (табл. V.I) в кислотах не растворяются, так как, например, растворе над осадком CuS (ПР = 6,3·10-36) концентрация сульфид-ионов [S2-] = 2,5·10-18 моль/л, т.е. настолько ничтожна, что всегда меньше той концентрации сульфид-ионов, которая в любой среде создается за счет ионизации сероводородной кислоты H2S. Поэтому можно записать: CuSO4 + H2S = CuS↓ + H2SO4, но нельзя таким образом осадить сульфиды ZnS, SnS, CdS, NiS, MnS из кислых растворов, т.к. эти соединения растворяются в кислотах.
Таблица V.I Произведение растворимости и растворимость некоторых сульфидов
Для растворения малорастворимых сульфидов Ag, Hg, Pb, Bi, Cu, As, Sb применяют обычно окислители: HgS↓ Û Hg2+ + S2-, p-p + Окислитель ¾® So В качестве окислителя может использоваться азотная кислота: 3PbS + 8HNO3 = 3Pb(NO3)2 + 3S + 2NO + 4H2O Очень сильным окислителем является «царская водка». Рассмотрим далее детально процесс растворения сульфида ртути в «царской водке»: HgS↓ = Hg2+ + S2- + 2HNO3 + 6HCl = 2NO↑ + 3Cl2 + 4H2O ↓ So + 2Cl- 3HgS↓ + 2HNO3 + 6HCl = 3HgCl2 + 3S↓ + 2NO↑ + 4H2O Малорастворимые оксиды Al2O3, Cr2O3, Fe2O3 и др. сплавляют с гидросульфатом натрия NaHSO4, калия KHSO4 или с пиросульфатом калия K2S2O7 при t ≈ 700oC. Остывший плав растворяют в горячей воде. Для ускорения процесса добавляют несколько капель соляной или серной кислоты. Для растворения оксида кремния – SiO2 и силикатов, не разлагаемых кислотами, пользуются методом сплавления их с Na2CO3. Полученный плав растворяют в соляной или фтороводородной кислоте.
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2017-02-08; просмотров: 560; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.15.159.136 (0.039 с.) |