Лекция 38. Факторы, влияющие на растворимость осадков
Ключевые слова: растворимость осадка; факторы, влияющие на растворимость.
На растворимость осадка оказывает влияние ряд факторов, важнейшими из которых являются: присутствие в растворе сильных электролитов, рН среды, температура, применяемый растворитель, присутствие в растворе комплексообразующих агентов, конкурирующие окислительно-восстановительные реакции.
В аналитической практике образование и растворение осадка всегда происходит в присутствии посторонних электролитов. Нахождение в растворе электролита, содержащего разноименные с осадком ионы, увеличивает ионную силу раствора, и, как следствие, вызывает увеличение растворимости малорастворимого вещества за счет снижения активности ионов в растворе (солевой эффект). При этом существенное влияние оказывают как концентрация ионов, находящихся в растворе, так и их заряд.
В присутствии сильного электролита, имеющего общий ион с осадком, растворимость осадка уменьшается вследствие увеличения концентрации одного из ионов малорастворимого соединения в растворе. В результате происходит дополнительное выпадение осадка до момента установления нового равновесия между осадком и раствором. Солевой эффект в данном случае также имеет место, однако вклад эффекта подавления растворимости является доминирующим. В некоторых случаях при введении в раствор избыточного количества ионов, одноименных с осадком, растворимость осадка может увеличиваться вследствие образования растворимых комплексов.
Значение рН раствора существенным образом может влиять на полноту осаждения. Особенно заметно это влияние при осаждении малорастворимых гидроксидов, а также солей слабых кислот. Рассмотрим это влияние на примере осаждения малорастворимых гидроксидов. Здесь осадителем является ОН–-ион и его концентрация определяет, выпадет ли осадок гидроксида и будет ли осаждение практически полным. При осаждении гидроксида очень важно знать рН начала осаждения (рНн.о.) и конца осаждения (рНк.о.). Например, проведем расчет рНн.о. и рНк.о. Mg(OH)2 из 0,01 М раствора соли магния.
Из величины ПР (Mg(OH)2) легко рассчитать концентрацию ОН–-иона, при которой достигается произведение растворимости и начинается осаждение Mg(OH)2: ПРMg(OH)2 = [Mg2+] [ОН–]2
[ОН–]н.о. = (ПРMg(OH)2/[Mg2+])½ = (6·10-10/1·10-2)½ = 2,5·10-4 моль/л.
Следовательно, pOH = -lg 2,5·10-4 = 3,6; рНн.о. = 14 - pOH = 14 - 3,6 = 10,4.
Для расчета рН конца осаждения исходят из того факта, что осаждение считается полным тогда, когда концентрация осаждаемого иона (в данном случае Mg2+) понизится до 10-5-10-6 моль/л. Следовательно, концентрация ОН–-ионов в конце осаждения равна
[ОН–]к.о. = (ПРMg(OH)2/[Mg2+])½ = (6·10-10/1·10-6)½ = 2,5·10-2 моль/л.
рНк.о. = 14 - lg 2,5·10-2 = 12,4 .
Если рН > 12,4, то осаждение ионов Mg2+ будет еще более полным, а при рН < 12,4 осаждение будет неполным, при рН < 10,4 ионы Mg2+ осаждаться не будут. Теоретически вычисленные значения рНн.о. и рНк.о. в большинстве случаев совпадают с опытными достаточно удовлетворительно.
Для регулирования рН в процессе осаждения часто используют различные буферные смеси, способные поддерживать постоянным значение рН в заданном интервале.
ПР является постоянной величиной при данной температуре. С увеличением температуры ПР возрастает, следовательно, возрастает растворимость осадка.
Растворимость труднорастворимых электролитов зависит от природы электролита и растворителя. При растворении проявляется правило «подобное растворяется в подобном», например соединения с полярной связью растворяются в полярных растворителях, а соединения с неполярной связью – в неполярных. Зависимость растворимости от природы растворителя можно использовать для понижения растворимости осаждаемых соединений.
При введении в систему «раствор – осадок» соединений, образующих устойчивые комплексы с катионами малорастворимого электролита, растворимость осадка увеличивается. Кроме того, ион из осадка может перейти в раствор вследствие протекания окислительно-восстановительной реакции.
Таким образом, для удовлетворения основного требования, предъявляемого к осадку в гравиметрии, – его малой растворимости – необходимо вести осаждение в присутствии одноименных ионов, при строго определенном значении pH среды, в отсутствие мешающих комплексообразующих реагентов, окислителей или восстановителей, необходимо также контролировать температуру, при которой проводится осаждение.
Контрольные вопросы
1. Перечислите факторы, влияющие на растворимость осадка.
2. Охарактеризуйте влияние сильных электролитов на растворимость.
3. Как влияет рН на полноту осаждения? Для каких осадков это влияние
наиболее существенно?
4. Как влияют на растворимость температура и природа растворителя?
5. Может ли оказать влияние на растворимость осадка присутствие
комплексообразующих реагентов, окислителей или восстановителей?
Список рекомендуемой литературы
1. Васильев В.П. Аналитическая химия. Кн. 1. Титриметрические и гравиметрический методы анализа. - М.: Дрофа, 2005. - С. 281 - 295.
2. Харитонов Ю.Я. Аналитическая химия (аналитика): учебник для вузов. В 2 кн. Кн. 2. Количественный анализ. Физико-химические (инструментальные) методы анализа. – М.: Высшая школа, 2001. – С. 52 - 57.
С.Б. Денисова, О.И. Михайленко
Дата добавления: 2016-09-20; просмотров: 12505;