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

Е. РАВНОВЕСИЯ В СИСТЕМАХ: ОСАДОК-НАСЫЩЕННЫЙ РАСТВОР

§ 23. Осаждение как один из основных методов химического анализа

Последовательность операций, применяемых в химическом анализе.

Химический анализ вещества складывается из ряда общих последовательных операций: отбора проб вещества, подлежащего анализу; установления качественного состава вещества; выбора методов извлечения, концентрирования, разделения и определения элементов и их соединений, т. е. выбора наиболее приемлемого метода анализа; приготовления раствора для анализа; определения избранным методом содержания в анализируемом веществе тех или иных компонентов и т. д. Иногда помимо указанных операций применяют и другие, а в ряде случаев необходимость в выполнении всех перечисленных операций отпадает.

Для успешного анализа какого-либо сложного вещества, представляющего собой смесь различных химических соединений, часто необходимо извлечь и разделить химические элементы или группы элементов, составляющие данное анализируемое вещество.

С этой целью применяют:

1. Методы осаждения малорастворимых осадков, основанные на химическом взаимодействии компонентов исследуемого вещества с соответствующими реактивами.

2. Методы электрохимического разделения, основанные на выделении металлов или некоторых жалорастворимых соединений и др.) постоянным электрическим током, играющим роль своеобразного осадителя.

3. Методы перевода (экстрагирования) определяемого вещества в жидкую фазу, несмешивающуюся с водой, основанные на применении органических растворителей, в которых растворяется данный компонент.

4. Методы отгонки, основанные на образовании летучих соединений.

5. Методы хроматографического разделения и др.

Подробнее эти методы рассматриваются в количественном анализе.

Одной из важнейших операций химического анализа является выделение осадков из растворов. В химическом анализе широко применяют обменные реакции, сопровождающиеся образованием осадков.

Процесс выделения из раствора твердой фазы — осадка называется осаждением.

Кристаллические и аморфные осадки. По внешнему виду осадки могут быть очень разнообразными: творожистые , кристаллические , зернистые , студенистые , хлопьевидные , желатинообразные и т. п. Однако классификация осадков по их внешнему виду ненаучна и носит случайный характер, так как одно и то же вещество в зависимости от условий осаждения может образовывать осадки различного вида.

Все осадки разделяют по их структуре на два типа: кристаллические и аморфные.

Кристаллическая структура осадков внешне отличается от аморфной тем, что каждое кристаллическое соединение выпадает в определенной присущей ему кристаллической форме, как правило, хорошо различимой под микроскопом. Форма крупных кристаллов хорошо видна даже невооруженным глазом. При дроблении кристаллов осколки сохраняют ту же структуру.

Внутренняя структура кристаллов характеризуется тем, что молекулы или атомы данного соединения расположены в определенном порядке и образуют так называемую кристаллическую решетку. Строение кристаллической решетки исследуют при помощи рентгеноструктурного анализа.

Кристаллические осадки в процессе их образования сравнительно быстро оседают и легко отделяются при фильтровании.

Осадки аморфной структуры не обнаруживают под микроскопом частиц определенной формы, так как при аморфном строении вещества молекулы его расположены беспорядочно и не образуют кристаллической решетки.

Аморфные осадки представляют собой рыхлые, хлопьевидные, студенистые, медленно осаждающиеся массы, трудно поддающиеся отделению и промыванию.

Применение реакций осаждения в химическом анализе. С помощью реакций осаждения проводят целый ряд операций.

1. Обнаруживают присутствие в исследуемом растворе многих индивидуальных веществ по образованию осадков, характеризующихся определенным цветом или структурой, растворимостью в кислотах, щелочах и других растворителях.

Например, можно обнаружить по образованию соответствующих характерных осадков: темно-синего осадка берлинской лазури белого кристаллического осадка сульфата бария или желтого кристаллического осадка хромата бария , белого аморфного осадка хлорида серебра , шоколадно-коричневого осадка арсената серебра .

2. Разделяют друг от друга катионы и анионы; удаляют из анализируемых растворов мешающие ходу анализа вещества (соосаждаемые с открываемыми ионами, окислители и восстановители, комплексующие и маскирующие вещества и т. п.).

3. Выделяют из смеси соединения определяемых элементов и концентрируют их из сильно разбавленных растворов путем соосаждения их с неорганическими и органическими соосадителями.

4. Количественно определяют отдельные компоненты анализируемых смесей путем взвешивания на чувствительных аналитических весах выделившихся осадков после соответствующей их обработки (см. книга 2, раздел «Весовой анализ») или путем измерения объема раствора реактива точно известной концентрации, израсходованного на реакцию осаждения данного, количественно определяемого вещества (см. книга 2, раздел «Объемный анализ»).

Выделяемые осадки должны по возможности отличаться предельно малой растворимостью. Следовательно, осаждение необходимо проводить в определенных условиях, обеспечивающих наименьшую растворимость осаждаемого вещества.

Насыщенные, ненасыщенные и пересыщенные растворы. Раствор, содержащий максимальное количество вещества, которое может раствориться в данном количестве растворителя при определенной температуре с образованием устойчивого раствора, называют насыщенным. При внесении новых количеств данного вещества в такой раствор вещество больше не растворяется, концентрация раствора не меняется; твердая и жидкая фазы находятся в равновесии.

Всякий раствор, содержащий меньшее количество растворимого вещества, чем насыщенный, является ненасыщенным раствором. При внесении в него дополнительных количеств данного вещества растворение его продолжается и концентрация раствора увеличивается.

Растворы, содержащие больше растворенного вещества, чем соответствует его нормальной растворимости при данной температуре, называют пересыщенными. При введении кристаллов этого вещества (затравка) в пересыщенный раствор его или встряхивании колбы с этим раствором избыток растворенного вещества немедленно кристаллизуется и выпадает из раствора.

Растворы, концентрация которых численно приближается к концентрации насыщенного раствора данного вещества, являются концентрированными, а сильно отличающиеся по своему составу от насыщенных — разбавленными. Предельно разбавленными растворами называют растворы, содержащие чрезвычайно мало растворенного вещества.

Это вовсе не означает, что концентрированный раствор содержит много растворенного вещества. Серная кислота смешивается с водой в любых соотношениях. Поэтому -ная является очень концентрированной. Но -ная является разбавленной в 2 раза по сравнению со -ной . Предельная растворимость хлористого водорода в воде составляет около 42,5%. Поэтому -ная хлористоводородная кислота является очень концентрированной. Таким образом, -ная серная кислота, несмотря на относительно большее содержание растворенного вещества в единице объема, чем в -ной концентрированной хлористоводородной кислоте, является более разбавленной.

Насыщенный раствор малорастворимого в воде , содержащий всего лишь около , является концентрированным.

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление