Условия получения чистых осадков и гравиметрических форм

Техника осаждения. Одним из средств предотвращения нежелательных процессов адсорбции ионов является уменьшение поверхности осадка, т. е. получение его в крупнокристаллической форме. Для многих осадков это возможно в том случае, когда осаждение проводят при малом относительном пересыщении (ОП):

(1.3)

где Q – концентрация пересыщенного раствора;

S – растворимость.

Это может быть достигнуто при соблюдении ряда условий:

1 осаждение проводят в разбавленном растворе (< Q);

2 осадитель обычно прибавляют по капле или очень малыми порциями при непрерывном перемешивании раствора стеклянной палочкой (< Q);

3 осаждение ведут в горячем растворе в присутствии веществ, повышающих растворимость осадка (кислот, комплексообразующих агентов)(> S).

После завершения осаждения эти вещества необходимо удалить из раствора, чтобы избежать потерь осадка вследствие повышения растворимости. По этим же причинам фильтрование осадка проводят обычно на холоду!

Если осадка очень мало, то сначала получаются коллоидные растворы, при коагуляции которых образуются студенистые аморфные осадки с сильно развитой поверхностью. В этом случае медленное осаждение не может улучшить качества осадков, так как уже первые порции осадителя приводят к высокой степени ОП в системе. В таких случаях более чистые осадки получаются, если:

1 осаждение проводят концентрированными растворами, которые прибавляют в один прием (коллоидный раствор при этом быстро коагулирует, частицы собираются в более крупные агрегаты и образуют компактный осадок с меньшей поверхностью);

2 осаждение ведут из горячих растворов в присутствии электролитов-коагулянтов;

3 после получения осадка маточный раствор сразу разбавляют и фильтруют для уменьшения количества адсорбированных примесей.

Осаждение из гомогенного раствора. Медленное осаждение из разбавленных растворов при непрерывном перемешивании все-таки не может предотвратить локальных пересыщений. Эффективным средством, позволяющим получить непрерывное, равномер-ное и медленное осаждение, а следовательно, и чистый крупнокристаллический осадок, является осаждение из гомогенных растворов или метод возникающих реагентов. В этом случае осадитель не вносится извне, а медленно образуется в результате определенных процессов непосредственно в том растворе, в котором ведется осаждение. Равномерное появление осадителя во всем объеме раствора и при этом с малой скоростью позволяет полностью избежать локальных пересыщений. Полученные осадки отличаются значительными размерами кристаллов и высокой чистотой.

Особенно удобным является осаждение из гомогенного раствора (Пример 8) осадков, растворимых в кислой среде, - гидроксидов или солей слабых кислот, таких как карбонаты, оксалаты, некоторые сульфиды. В подобных случаях осаждаемые вещества и осадитель смешивают в кислой среде, в которой осадок не образуется. Затем в раствор добавляют вещество, постепенно связывающее ионы водорода. В результате кислотность равномерно и постепенно уменьшается во всем объеме раствора, что создает условия для образования осадков с малым количеством больших кристаллов.

Пример 8. Ион Са²⁺ осаждают оксалат-ионом в виде растворимого в кислотах СаС₂О₄. Поэтому при смешивании в кислой среде растворов, содержащих Са²⁺ и С₂О₄^2-, осадок не образуется. Однако, если в раствор добавить карбамид и нагреть до 85-100 ^оС, то начнется реакция гидролиза СО(NH₂)₂ + H₂O Þ 2 NH₄⁺ + CO₃^2-.

Медленно выделяющийся в растворе аммиак постепенно уменьшает кислотность среды и приводит к осаждению СаС₂О₄. Образуются крупные (до 0, 5 мм) и чистые кристаллы.