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选择性沉淀的进行(包括沉淀分离)


一个平凡的化学人 / 2018-08-08

    几种共存离子与同一沉淀剂作用后所形成化合物,溶解度很可能有显著的差别(至少其中之一与其他几种比较(表3-1),这是进行选择性沉淀(分级沉淀和沉淀分离)的基础。在此基础上,我们就有可能通过控制沉淀剂的离子浓度,使其中能生成溶解度最小的化合物的离子完全被沉淀,而其余离子完全不被沉淀(与原浓度有关)。另一方面,我们还可通过控制其余离子的浓度的办法(掩蔽法),来防止这些离子的沉淀,因为一种沉淀的离子积的大小是由相作用的离子的浓度共同决定的。这就是进行选择性沉淀(分级沉淀法和沉淀法分离的关键。具体地说,有以下几种办法:

   (一)应用专属或选择性沉淀
    所谓专属沉淀剂(或其他试剂),其专属性并非绝对的,而是和共存离子的性质以及实验条件分不开的。实际上,绝对专属的试剂几乎是没有的,通常是在一定条件下的选择性试剂。例如,醋酸双氧铀锌是Na+离子的专属沉淀剂,丁二酮肟是Ni2+离子的专属沉淀剂等,它们的专属性都与实验条件有关。当然,还应与其他办法结合起来使用,以提高选择性。
   (二)控制沉淀剂离子的浓度
    由于不同金属离子与同一沉淀剂所形成的沉淀的溶解度有显著的差别,通过控制沉淀剂离子的浓度,可以有目的地进行沉淀或分离。例如定性分析中的三价金属与二价金属氢氧化物的分离;第二组阳离子与其他各组阳离子硫化物的分离;铬酸钽与铬酸锶的分离等等,这些分离中所用沉淀剂离子的浓度都可通过pH值的调节来控制,同时为了保持沉淀剂离子浓度在整个沉淀过程中保持恒定不变,时常加入适当的缓冲剂。许多有机沉淀剂与弱酸盐(布氏碱和路氏碱)相似,也可通过对pH值的调节来提高它们的选择性。例如,8-羟基喹啉盐在不同的pH值下,与不同的金属离子形成沉淀。

   (三)控制其他离子的浓度一一拖蔽法
    当几种共存离子与同一沉淀剂所成沉淀的溶解度相差不大时,为了只使一种离子沉淀,就必须将其他离子分离除去,或降低其浓度(加入络合剂或调整pH)到不能发生沉淀的程度,或改变为

 

表10-2在不同的pH下与8-羟基喹啉成沉淀的金属离子
金属,pH 金属,pH 金属,pH
Al    4.4--9.8 Ga   3.1--11.5 Ti    4.8--8.6
Be    8.0--8.4 In       5.4-- Tl    4.4--8.0
Bi    4.8--9.4 Mg   9.5--12.0 U    5.7--9.0
Ca     9.2--13 Mn    5.9--9.5 V    2.7--6.1
Cd       5.4-- Mo    3.3--7.6 Ta    5.0--5.6
Co    4.9--11.6 Ni   4.6--10.0 Zn   4.6--13.6
Cu        2.7-- Pb   8.4--12.3  
FeIII   2.8--11.2

Th    4.4--8.8

 

不能产生沉淀的另一价态。这些都属于掩蔽法的范围。

    上面(二)中所述控制pH的方法,是在沉淀金属阳离子时控制沉淀剂离子浓度,如果是用金風高子来沉淀阴离子,则是用pH控制被沉淀的离子的浓度了。例如,在CrO42-或PO43-存在下,用BaC12沉淀SO42-时,为了防止CrO42-PO43-被沉淀,就应在强酸性溶液中进行沉淀,因为铬酸和磷酸都是弱酸,H+离子就对它们的酸根离子起了拖蔵作用,由于CrO42-很容易同 Baso4沉淀,最好用乙醇在盐酸存在下将它还原为阳离子Cr3,酒精被氧化为乙醛或醋酸,甚至产生元素碳)。

    在化学分析中,最常用的掩蔵剂是络合剂(无机的或有机的)。表10-3和上册的表7-3列出在EDTA和NTA的掩蔽下进行选择性沉淀的一些示例。

    利用解蔽的办法也可进行分级沉淀。例如,Ba2+、Sr2+、Ca2+与EDTA所形成EDTA络合物的稳定度,是按Ba2+Sr2+→Ba2+的顺序递降(表4-9)的。因此,当它们的EDTA络合物在碱性溶液中的pH值降到8的左右时,BaSO4首先析出沉淀,降至5的左右时,SrSO4沉淀,只有Ca2+在溶液中。又如,在过量EDTA存在下,Ba2+因形成络合物BaY2-,而不能析出 BAcro4沉淀(Sr2+同样);当慢慢加入Mg2+时,Ba2+慢被Mg2+取代,从而析出 BaCro4沉淀。用此法,在Ba:Sr=1:1时,可能有>997%的Ba被沉淀,而只有<0.6%的Sr被沉淀。

 


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