Требования к осадкам. Выбор осадителя

.

Чтобы какое-либо трудно растворимое соединение данного элемента могло быть использовано для весового определения методом осаждения, оно должно удовлетворять ряду требованиям. Прежде чем перейти к их рассмотрению обратим внимание на то обстоятельство, что полученные в ходе анализа осадки обычно приходится прокаливать. При прокаливании многие осадки претерпевают химическое изменение. Таким образом, взвешивают часто какое –то другое соединение, а не то, которое было получено при осаждении. В следствии этого в весовом анализе различают осаждаемую форму и весовую форму.

Осаждаемой формой (или формой осаждения) называется то соединение, которое осаждается из раствора при действии соответствующего реактива, а весовой формой - соединение, которое взвешивают для получения окончательного результата анализа.

В отдельных случаях осаждаемая форма и весовая форма могут представлять собой одно и тоже соединение. Так, например, ион Ba +2 и ион SO4 осаждают из раствора и взвешивают в виде сульфата бария,который не изменяется химически при прокаливании. Точно также при прокаливании Ag+ или (иона C l -) осаждаемой и весовой формой является хлорид серебра Ag C l.

Требования к осаждаемой форме:

1,Осаждаемая форма должна обладать достаточно малой растворимостью, без чего невозможно достижения практически полного осаждения определяемого иона (элемента). Как известно, растворимость трудно растворяемых элементов характеризуется величиной их произведения растворимости

(ПР).

2,Желательно далее, чтобы структура осадка давала возможность с достаточной скоростью фильтроваться и отмываться от примесей. Очень удобно для работы сравнительно крупнокристаллические осадки, так как они почти не забивают поры фильтра и, имея слабо развитую поверхность, мало адсорбируют посторонние вещества из раствора и легко отмываются от последних. При неправильном проведении операции осаждения такие осадки легко проходят через поры фильтра, что в весовом анализе совершенно недопустимо.

3.Необходимо,чтобы осаждаемая форма достаточно легко и нацело превращалась в весовую форму.

Требования к весовой форме:

1.Важнейшим требованием, предъявленным к весовой форме, является точное соответствие состава химической формуле. Ясно, что если бы такое соответствие не имело места, например, если бы взвешенный осадок был не химическим, индивидуальным веществом строго определенного, соответствующего формуле состава, а какой-то неопределенной смесью, то вычисление результатов анализа было бы невозможно. Между тем многие из получаемых при анализе осадков не удовлетворяет этому требованию.

2.Вторым требованием является достаточная химическая устойчивость весовой формы. Эта работа затрудняется, если весовая форма будет легко изменять свой состав вследствие например, поглощения водяных паров или CO2 из воздуха (окисления или восстановления), разложения при более высоких температурах и тому подобных процессов. Ведь при этом нарушается то соответствие состава осадка. Наличие у осадка подобных свойств, хотя и не сделало бы определение невозможным, но потребовало соблюдения ряда предосторожностей, предупреждающих изменение состава осадка, и тем самым усложнило бы анализ.К обработке осадка реактивами приходится прибегать и в тех случаях, когда осадок частично восстанавливается при прокаливании углем и продуктами неполного сгорания фильтра. Это происходит, при определении иона C l в хлориде AgC l.

3,Наконец, выгодно, чтобы содержание определяемого элемента в весовой форме было как можно меньшим, т.к. погрешности определения (например, ошибки взвешивания, потери от растворимости осадка или от недостаточного полного перенесения его на фильтр и т.д.) в этом случае менее скажутся на окончательном результате анализа.

Перечисленные требования к осадкам в значительной мере определяют выбор осадителя. Кроме того, приходится принимать во внимание также следующие обстоятельства. Опыт показывает, что выпадающие в процессе анализа осадки всегда увлекают из раствора различные посторонние вещества или ионы. К ним принадлежат также и ионы осадителя, от которых осадки приходиться отмывать. Поскольку это отмывание может оказаться недостаточно полным, выгодно, чтобы осадитель был веществом летучим, т.к. в этом случае не удаленная при промывании часть его улетучивается при прокаливании. В большинстве анализов, встречающихся на практике, осаждать определяемый ион приходится в присутствии ряда других ионов..Поэтому необходимо считаться с возможностью осаждения наряду с нужными также и других трудно растворимых веществ. Чтобы этого не произошло, весьма важно выбрать такой осадитель, который осаждая данный ион, не осаждает других присутствующих в растворе ионов, т.е. является достаточно специфическим. Специфический осадитель удается найти не всегда. В таком случае приходится применять маскировку мешающих определению ионов, т.е. связывать их в достаточно прочные комплексы, не осаждаемые данным реактивом, если маскировка невозможна, но тем или иным способом удаляют эти ионы из раствора.

Оразование кристаллических или аморфных осадков зависит от индивидуальных свойств осаждаемых соединений, и в первую очередь от их растворимости,а также от условий растворения и осаждения, процесс укрепления первичных частиц может протекать двумя различными путями. При образовании кристаллических осадков прибавление каждой порции осадителя не сразу вызывает образование зародышевых кристаллов и осаждаемое вещество некоторое время остается в перенасыщенном растворе. При постепенном введении осадителя, выделение вещества из перенасыщенного раствора происходит преимущественно на поверхности ранее образовавшихся зародышевых кристаллов, которые при этом постепенно растут, так что в конце концов получается кристаллический осадок, состоящий из сравнительно небольшого числа относительно крупных кристаллов. Так происходит осаждение обычно в тех случаях, когда растворимость осадка не слишком мала, особенно если приняты меры к повышению ее путем нагревания или прибавления тех или иных реактивов, например кислот.

Иначе идет процесс образования аморфных осадков. В этом случае прибавление каждой порции осадителя вызывает быстрое осветление жидкости. Огромное количество мельчайших зародышей кристаллов, которые растут уже не вследствие отложения на их поверхности соответствующего вещества, а в результате соединения в более крупные соединения, оседавшие под влиянием силы тяжести на дно сосуда. Другими словами, в этом случае происходит коагуляция первоначально образующего коллоидного раствора.

В соответствии с описанным способом образования аморфные осадки имеют огромную поверхность и поэтому адсорбируют различные вещества из раствора гораздо сильные, чем кристаллические осадки. С другой стороны,поскольку связь между остальными зародышевыми кристаллами в получающихся агрегатах сравнительно непрочная, эти агрегаты могут снова распадаться с образованием коллоидного раствора. Название рассматриваемого типа осадков аморфными является не совсем правильным. Правильнее было бы назвать их “ скрытокристаллическими “. поскольку они образуются из кристаллов, хотя и мельчайших, действительно наличие кристаллической решетки у аморфных осадков может быть в большинстве случаев доказано на опыте путем исследования их с помощью рентгеновских лучей. а иногда и под микроскопом. Очень мало растворимые вещества особенно легко образуют аморфные осадки. Благодаря весьма малой растворимости прибавление даже небольших количеств осадителя вызывает здесь очень сильное повышение величины произведений растворимости. что способствует большому образованию зародышевых кристаллов. КОЛИЧЕСТВЕННЫЙ АНАЛИЗ.

Аналитическая химия делится на две части -качественный анализ и количественный анализ.Задачей количественного анализа является определение количественного содержания элементов. ионов или химических соединений, входящих в состав исследуемых веществ и материалов. Результаты анализа обычно выражаются в процентах. В частности количественный анализ имеет огромное значение для науки и производства. Например, химическую формулу неизвестного вещества устанавливают по процентному содержанию его составных частей, найденного при анализе. Химический анализ является важнейшим методом исследования и широко применяется во всех областях науки, которые так или иначе соприкасаются с химией.

Весы являются основным прибором, применяемым в количественном анализе. Результаты анализа, выполненного любым методом, должны быть отнесены к определенному числу исследуемого вещества, например выражены в процентах от его веса. Поэтому, приступая к анализу, обычно берут навеску вещества, т.е. отвешивают подвергаемую исследованию порцию его. К взвешиванию прибегают и при других операциях количественного химического анализа, например при нахождении веса осадка, при приготовлении растворов точно известной концентрации т.д.

Одним из важных требований, является получение более точных результатов. Нужная степень точности определяется целями анализа и может быть различной. Весы сильно изнашиваются от различных толчков и движений. Поэтому при работе с аналитическими весами необходима крайняя осторожность; в частности, нельзя прикасаться к неарретированным весам. Прикосновение руками к разновескам ни в коем случае не допустимо. При окончании взвешивания каждую разновеску следует обязательно класть в предназначенное для нее гнездо ящика.

 

РАЗДЕЛЕНИЕ ИОНОВ В КОЛИЧЕСТВЕННОМ АНАЛИЗЕ:

Для разделения ионов в количественном анализе применяют различные методы. Химические методы - методы разделения, основаны обычно на осаждении тех или иных ионов в виде трудно растворимых соединений, в то время ионы, которые хотят от них отделить, остаются в растворе.

Отфильтровав и промыв полученный осадок, достигают разделение соответствующих ионов. В условиях количественного анализа необходимо, чтобы разделение было полным, а это достигнуть трудно. При промывании осадков в количественном анализе, когда определяемый ион остается в растворе, ограничиться анализом фильтра, очевидно нельзя. Нужно собрать и присоединить к фильтру промывные воды, т.к. отбросив их, мы допустили бы значительную потерю исследуемого вещества. Во многих случаях полученный таким путем раствор оказывается слишком разбавленным и его приходится концентрировать выпариванием. Особенно серьезное осложнение при количественном разделении ионов представляет явление осаждения. Выпадение в осадок вместе с осаждаемым соединением каких-либо посторонних веществ, которые в данных условияхприменяемым реактивом вообще не осаждаются – называется соосаждением. Поэтому здесь приходится принимать все доступные меры для уменьшения соосаждения. Соосаждение может быть уменьшено путем правильного выбора условий осаждения, например порядка и скорости сливания растворов, температуры концентрации и т.д.

Разделение ионов при количественном анализе является весьма длительной и трудоемкой операцией, т.к. в большинстве случаев, достаточно чистые осадки при однократном осаждении не удаются, поэтому при количественных разделениях часто приходится прибегать к переосаждению. Поэтому к этой операции прибегают обычно в тех случаях, когда она совершенно необходима, т.е..когда присутствуют подходящие достаточно специфические и удобные осадители и в то же время мешающее действие посторонних ионов не может быть устранено с помощью регулирования величины рН или маскировки. Рассмотрим часто применяемые при отделении ионов методом осаждения неорганические и органические осадители. Нерганические осадители. Большинство трудно растворимых неорганических соединений, применяемых при весовом определении и разделении ионов, являются либо солями слабых кислот, либо гидроокисями металлов. Из первых наиболее широкое применение в количественном анализе имеют сульфиды, т.е. соли сероводородной кислоты H2S. Наряду с образованием сульфидов для разделения ионов в анализе широко применяются также осаждение различных катионов в виде трудно растворимых гидроокисей. При этом для разделения ионов используют либо амфотерность некоторых из них, либо различия в растворимости разных гидроокисей. Иногда гидроокиси осаждают также путем прибавления к исследуемому раствору суспензии какой-либо трудно растворимой гидроокиси.

Органические осадители. Основной причиной все большего проникновения органических реактивов в практику анализа является ряд преимуществ их по сравнению с неорганическими реактивами. Из этих преимуществ нужно отметить следующее:

1, Соединения, образующиеся при действии органических реактивов, обладают весьма малой растворимостью в воде. 2. Соосаждение при употреблении органических осадителей сказывается в гораздо меньшей степении, чем в случае неорганических осадителей.

3. Органические осадители обладают обычно большим молекулярным составом и весом. 4. Продукты, образующихся при действии органических реактивов, нередко интенсивно окрашены. Это позволяет открывать и колориметрически определять соответствующие ионы при ничтожно малых концентрации их в растворе.

 

Список используемой литературы.

 

В.Н.Алексеев. Количественный анализ.

 

М., Госхимиздат, 1953.