Дробное осаждение. Факторы осаждения

 

При определенных условиях в растворе могут образоваться два или несколько анионов, которые способны давать плохо растворимые соединения. В аналитической химии необходимо определить, в каких условиях эти два аниона образуют соли, и в каком порядке эти соли осаждаются. Необходимо выяснить, какая соль будет выпадать в осадок первой, с какого момента в осадок будет выпадать вторая соль.

Пример.

в раствор добавляют соль свинца с концентрацией ионов 0,1 моль/л

С(Рb²⁺) = 0,1 моль/л.

Осадок образуется тогда, когда произведение концентраций ионов в растворе становится больше, чем произведение растворимости данной соли (в крайнем случае, равно).

Поэтому в первую очередь будет выпадать в осадок хромат свинца.

Поскольку концентрация ионов свинца в хромате много меньше, чем в сульфате, то в первую очередь будет выпадать хромат свинца. Совместное осаждение двух солей произойдет тогда, когда концентрация по Рb²⁺ первой и второй соли сравняются между собой.

= ;

 

Какая соль выпадет в осадок первой и сколько процентов ее будет осаждено к началу осаждения второй соли. Оксалаты бария и кальция. L_p(BaC₂O₄) = 1,1×10^-7; L_p(CaC₂O₄) = 2,3×10^-9.

 

Ba²⁺ + C₂O₄^2- ® BaC₂O₄¯ Ca²⁺ + C₂O₄^2- ® CaC₂O₄¯

L_p(BaC₂O₄) = [Ba²⁺]×[C₂O₄^2-] Осадок образуется, если, [C₂O₄^2-] ³ L_p(BaC₂O₄) / [Ba²⁺]. Концентрация ионов бария определяется растворимостью BaC₂O₄

S (BaC₂O₄)= .

 

= = 4,7∙10^-2; . Поэтому сначала осаждается BaC₂O₄. Затем происходит совместное осаждение.

L_p(BaC₂O₄) / [Ba²⁺] = L_p(CaC₂O₄) / [Ca²⁺]. L_p(CaC₂O₄) / L_p(BaC₂O₄) = [Ca²⁺ ]/ [Ba²⁺]=0,25. если концентрация [Ba²⁺] = 1моль, то 0,25 моль еще не выпадет в осадок. 75 % соли будет осаждено.

 

Плохо растворимое основание выпадает в осадок при определенной величине рН, которая зависит от концентрации катиона, образующего это основание. Эта величина рН называется рН гидратообразования. Осаждение называют полным, когда концентрация в растворе сама стоновится раной 10^-6 моль/л.

Пример. Рассчитать рН гидратообразования при концентрации ионов Mg 10^-2 моль/л и при полном осаждении гидроксида из раствора.

[Mg²⁺] = 10^-2 моль/л

C (Mg(OH)₂) = 10^-6 моль/л. Mg(OH)₂ «Mg²⁺ + 2OH^-

L_p(Mg(OH)₂) = [Mg²⁺ ]×[OH^-]² = 8∙10^-8 моль/л

[OH^-] = (L_p(Mg(OH)₂) / [Mg²⁺ ])^1/2

[OH^-] = (8∙10^-8 моль/л / 10^-2)^1/2=2,45∙10^-3 pOH = 2,61 pH=14-2,61=11,4

[OH^-] = (8∙10^-8 моль/л / 10^-6)^1/2=2,8∙10^-7

ВЗАИМНОЕ РАСТВОРЕНИЕ ПЛОХО РАСТВОРИМЫХ ОСАДКОВ

При анализе иногда приходится переводит одно плохо растворимое соединение в другое, которое растворяется еще хуже, или в соль с большим произведением растворимости для того, чтобы в дальнейшем вновь образовавшуюся соль можно было растворить и вновь провести анализ.

Перевод соли из лучше растворимой в более труднорастворимую

CaSO₄ + CO₃^2- ® CaCO₃¯ + SO₄^2-

Равновесная концентрация в первой соли = =4,8∙10^-3

 

Равновесная концентрация во второй соли = =6,9∙10^-5.

Произведение растворимости [Ca²⁺][CO₃^2-] будет увеличиваться за счет концентрации Ca²⁺ . СaSO₄ будет подавать все новые и новые катионы кальция из осадка, а они будут связываться с ионом CО₃^2-. Так будет происходить до тех пор, пока полностью не растворится СaSO₄ или не будет исчерпан запас ионов CО₃^2-.

Перевод соли из труднорастворимой в лучше растворимую

BaSO₄ + Na₂CO₃ «Ba CO₃ + Na₂ SO₄

Если концентрация ионов CO₃^2- большая, а SO₄^2- мала, тогда можно управлять соотношением концентрации ионов. BaSO₄ начнет переходить в Ba CO₃ когда начнет выполняться неравенство [Ba²⁺]₁ > [Ba²⁺]₂

 

[Ba²⁺]₁= [Ba²⁺]₂=

 

> > =46,4 В этом случае начнется осаждение и равновесие сместится вправо.