Главная > Химия > Основы аналитической химии, Т1
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

§ 10. Теоретические основы перевода сульфатов катионов второй аналитической группы в карбонаты

Растворимость сульфатов бария, стронция и кальция в воде незначительна. Наиболее растворим сульфат кальция. Растворимость сульфата бария в воде при 25° С составляет приблизительно , или 1 вес. . на 400000 частей воды. Тем не менее этого количества сульфата бария достаточно, чтобы при добавлении концентрированного раствора из насыщенного раствора сульфата бария выпал осадок .

При этом понижается концентрация , находящегося в растворе. Вследствие нарушения состояния динамического равновесия, устанавливающегося в насыщенном растворе между осадком и раствором соли, растворяется новая часть осадка , которая под влиянием снова переходит в .

Вследствие указанных процессов при кипячении нерастворимых в воде сульфатов с концентрированным раствором происходит обменное разложение между растворенной частью сульфатов и по схеме:

осадок раствор осадок раствор

Подвижное равновесие, выраженное приведенной схемой, практически зависит от соотношений концентраций в растворе, обусловливающих обратимость рассматриваемого процесса. Чем больше концентрация и меньше концентрация , тем сильнее (по закону действия масс) равновесие сдвигается вправо, т. е. в сторону превращения сульфата в карбонат.

Превращение сульфатов стронция и кальция в карбонаты происходит быстрее, чем превращение сульфата бария в карбонат бария. Только многократным повторением указанной выше операции достигается полный перевод .

Это объясняется: тем, что легче всех других сульфатов щелочноземельных металлов растворяется сульфат кальция, так как равновесная концентрация ионов кальция в насыщенном растворе равна , т. е. больше соответствующих концентраций катионов стронция и бария, растворяется лучше, чем . Кроме того, если сопоставить растворимости карбонатов и сульфатов бария, стронция и кальция, то нетрудно заметить, что должны легче переходить в карбонаты, так как их растворимость больше растворимости соответствующих карбонатов.

Произведения растворимости карбонатов и сульфатов катионов II аналитической группы имеют следующие значения:

Сопоставляя величины произведений растворимости сульфата и карбоната бария, мы видим, что является наименее растворимым соединением. Поэтому перевод требует многократной обработки осадка концентрированным раствором .

Концентрация ионов бария в насыщенном растворе сульфата бария равна:

Образование происходит при

отсюда

Так как в концентрированном водном растворе карбоната натрия , то, следовательно, для полного осаждения ионов бария в виде из раствора, содержащего , вполне пригоден концентрированный раствор .

Однако при этом не следует забывать о присутствии БОГ-ионов, смещающих равновесие в сторону образования сульфата бария как наименее растворимого соединения:

Поэтому превращение происходит тогда, когда

или

Подставляя значения и в данное уравнение, получим

Это значит, что превращение будет наблюдаться в том случае, если концентрация превысит концентрацию БОГ" более чем в 50 раз, именно вследствие этого применяют концентрированный раствор .

Реакция обратима и, следовательно, не дойдет до конца при однократной обработке осадка сульфата бария. По мере протекания реакции концентрация уменьшается, а концентрация увеличивается, и в конце концов соотношение этих концентраций достигает 50; тогда устанавливается равновесие, т. е. превращение приостанавливается.

Если слить с осадка раствор, содержащий , и снова прилить свежего концентрированного раствора , то обменная реакция слева направо опять возобновится. Таким образом, многократной обработкой малорастворимого в кислотах осадка концентрированным раствором и последующим удалением накапливающихся в растворе -ионов можно полностью перевести , выпадающий в осадок и растворимый в уксусной или разбавленной хлористоводородной кислотах.

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление