沉淀的类型和沉淀形成过程
第5章 5.3沉淀的形成与沉淀条件
二、沉淀的形成过程 沉淀的形成是一个很复杂的过程,大致表示如下:
成核作用 成长过程 构晶离子 晶核 沉淀微粒
均相成核 异相成核
聚集 定向排列
无定型 晶型
沉淀形成过程的两种速度: 聚集速度:构晶离子聚集成晶核,再进一步堆积成 沉淀微粒的速度。 定向速度:构晶离子按一定晶格排列在晶核上的速 度。 晶 格 — Ba2+ — SO42- — Ba2+ — SO42| | | | — SO42- — Ba2+ — SO42- — Ba2+ | | | | — Ba2+ — SO42- — Ba2+ — SO42| | | | — SO42- — Ba2+ — SO42- — Ba2+
1
三、影响沉淀纯度的因素 1、 共沉淀 在操作条件下,某些物质本身不能单独析出沉 淀,当溶液中产生沉淀时,它便随同生成的沉淀 一起析出。 共沉淀的几种类型: 1)表面吸附 由于在沉淀表面上吸附了杂质而使沉淀玷污的 现象。 原因:处于沉淀表面的离子的电荷作用力未完电 层 — Ba2+ — SO42- — Ba2+ — SO42- …. Ba2+…. Cl| | | | — SO42- — Ba2+ — SO42- — Ba2+ | | | | — Ba2+ — SO42- — Ba2+ — SO42-…. Ba2+…. Cl| | | | — SO42- — Ba2+ — SO42- — Ba2+ 吸附层 扩散层
一、沉淀的类型
第五章 沉淀溶解平衡 与沉淀分析法
§5.3 沉淀的形成与
沉淀条件
一、沉淀的类型 二、沉淀的形成过程 三、影响沉淀纯度的 因素 四、沉淀条件的选择
高中化学常见沉淀总结
高中化学常见沉淀总结引言在高中化学学习中,我们经常会遇到涉及沉淀的问题。
沉淀是化学反应过程中一个重要的概念,涉及到溶解度、化学平衡等知识点。
本文将对高中化学中常见的沉淀进行总结,包括其形成条件、影响因素、特点以及一些应用。
1. 常见沉淀及其形成条件1.1 水合离子沉淀水合离子沉淀是高中中较为常见的沉淀类型之一。
它发生在水中存在着溶解度不同的盐类时,其中一个盐的溶解度远小于另一个盐的溶解度,从而形成沉淀。
例如,当我们将硫酸铜和氯化钠溶解在水中时,硫酸铜的溶解度较低,氯化钠的溶解度较高。
当两种盐共同存在于溶液中,并且超过了硫酸铜的溶解度限度时,硫酸铜会形成水合离子沉淀。
1.2络合沉淀络合沉淀是指两种或两种以上物质形成络合物并沉淀下来的现象。
常见的络合沉淀有硫化物沉淀和碳酸盐沉淀。
以硫化物沉淀为例,当硫化氢和金属离子反应时,形成金属硫化物。
大部分金属硫化物都是不溶于水的,因此会沉淀下来。
1.3 气体沉淀气体沉淀是指在化学反应中由于产生了不溶于溶液的气体,从而形成沉淀。
常见的例子是氯化钡和硫酸钡反应生成氯化氢气体和硫酸钡沉淀。
2. 沉淀的影响因素2.1 温度温度是影响溶解度的重要因素之一。
一般来说,随着温度的升高,溶解度会增加;而随着温度的降低,溶解度会减小。
因此,在控制沉淀反应中的溶解度时,需要考虑温度的影响。
2.2 浓度溶液中溶质的浓度对溶解度也有影响。
当溶液中溶质的浓度增加时,溶解度往往会增加;相反,溶液中溶质的浓度减小时,溶解度通常会减小。
2.3 pH值pH值是酸碱性的指示,也会影响沉淀反应的形成。
许多沉淀反应是在特定的pH范围内发生的。
例如,氢氧化铁在碱性条件下形成沉淀,而在酸性条件下是不溶于水的。
3. 沉淀的特点3.1 重量沉淀通常是固体物质,相对于溶液来说,具有一定的质量。
这是因为沉淀是由固体颗粒组成的。
3.2 颜色沉淀的颜色是由其组成的化合物决定的。
不同的沉淀可能具有不同的颜色,例如铜盐的沉淀通常呈现蓝色。
沉淀的类型及沉淀条件的选择
沉淀的类型及沉淀条件的选择8.4.1沉淀的类型在分量分析法中,为了得到精确的分析结果,要求沉淀尽可能具有易于过滤和洗涤的结构。
按照沉淀的物理性质和结构,可粗略地分为以下三类。
1.晶形沉淀晶形沉淀体积小,颗粒大,其颗粒直径在0.1~1um,内部罗列较规章,结构紧密,比表面积较小,易于过滤和洗涤。
如用普通办法得到的SaSO4沉淀。
2.无定形沉淀无定形沉淀又称为胶状沉淀或非晶形沉淀,是由细小的胶体微粒凝结在一起组成的,体积浩大,颗粒小,胶体微粒直径普通在0.02um以下,无定形沉淀是杂乱疏松的,比表面积比晶形沉淀大得多,简单吸附杂质,难以过滤和洗涤。
X衍射法证实,普通状况下形成的无定形沉淀并不具有晶体的结构。
如Fe2O3·nH2O沉淀。
3.凝乳状沉淀凝乳状沉淀也是由胶体微粒凝结在一起组成的,胶体微粒直径在0.02~0.1um,微粒本身是结构紧密的极小晶体。
所以,从本质上讲,凝乳状沉淀也属晶形沉淀,但与无定形沉淀相像,凝乳状沉淀也是疏松的,比表面积较大,如AgCl沉淀。
生成的沉淀属于哪种类型,首先取决于沉淀的性质,同时也与形成沉淀时的条件以及沉淀的预处理疏远相关。
以上三类沉淀的最大差别是沉淀颗粒的大小不同,分量分析中最好能避开形成无定形沉淀。
由于它的颗粒罗列杂乱,其中还包含了大量的水分子,体积特殊浩大,形成疏松的絮状沉淀,所以在过滤时速度很慢,还会将滤纸的孔隙阻塞。
而且,因为比表面积特殊大,带有大量杂质,很难洗净。
相比之下,凝乳状沉淀在过滤时并不阻塞滤纸,过滤的速度还比较快,洗涤液可以通过孔隙将沉淀内部的表面也洗净。
在沉淀分量分析中,希翼得到的是晶形沉淀,有较大的颗粒,无定形沉淀要紧密,这样便于洗涤和过滤,沉淀的纯度要高。
所以了解沉淀的溶解度、纯度以及沉淀条件的挑选对沉淀分量分析是很重要的。
8.4.2沉淀条件的挑选在分量分析中,为了获得精确的分析结果,要求沉淀彻低、纯净、易于过滤和洗涤,并削减沉淀的溶解损失。
化学沉淀知识点总结归纳
化学沉淀知识点总结归纳一、化学沉淀的定义化学沉淀是指在化学反应中生成的一种难溶于溶剂的物质,在反应过程中沉积形成固体沉淀物的过程。
化学沉淀通常是由两种可溶性物质反应生成一种不溶性产物,这种产物在溶液中发生沉淀。
例如氯化银和硝酸钠反应生成氯化钠和硝酸银,硝酸银在水中不溶,因此会沉淀出来,这就是化学沉淀的典型例子。
二、化学沉淀的类型1. 交换反应生成的沉淀:当两种溶液中的阳离子和阴离子交换位置而生成的新物质溶解度减小时,就会发生沉淀。
例如氯化银和硝酸钠反应生成氯化钠和硝酸银的沉淀。
2. 酸碱反应生成的沉淀:当酸碱中的阴离子和阳离子发生反应生成不溶性物质时,就会发生沉淀。
例如氢氧化钙和盐酸反应生成氯化钙的沉淀。
3. 氧化还原反应生成的沉淀:当氧化还原反应中的金属阳离子和氧化物阴离子反应生成不溶性物质时,就会发生沉淀。
例如氧化铅和硫化氢反应生成硫化铅的沉淀。
三、化学沉淀的形成条件1. 反应物浓度:化学沉淀的生成与反应物浓度有关,一般来说,当两种溶液中反应物的浓度增加,会促进产物的生成和沉淀的形成。
2. 反应物溶解度:当反应物的溶解度较低时,会促进生成不溶性产物,从而形成化学沉淀。
3. 反应温度:一般来说,反应温度对化学沉淀的形成影响较小,但在某些特定反应中,温度过高或过低可能会影响产物的形成和沉淀的生成。
4. 反应时间:反应时间对化学沉淀的形成影响较小,但在一些反应中,反应时间过长或过短可能会影响产物的形成和沉淀的生成。
四、化学沉淀的影响因素1. 浓度:反应物的浓度直接影响化学反应速率和产物形成的速度,浓度越高,沉淀的生成速度越快。
2. 温度:温度影响反应热力学和动力学过程,一般来说,温度越高,化学反应速率越快,沉淀的生成速度也越快。
3. pH值:酸碱性对于一些反应的进行和产物的生成有重要影响,不同 pH 值下会影响产物的形成和沉淀的生成。
4. 溶剂:溶剂对反应过程中的生成物溶解度有影响,不同溶剂对产物溶解度的影响也会影响沉淀的生成。
沉淀的四种类型及其特点
沉淀的四种类型及其特点沉淀是一种物质在溶液中慢慢沉下的过程,通常是通过去除悬浮颗粒或者通过析出形成。
根据溶解度和浓度变化的关系,沉淀可以分为四种类型:可溶沉淀、不可溶沉淀、重积稳定沉淀和重积非稳定沉淀。
下面将详细介绍每一种类型的特点。
1.可溶沉淀可溶沉淀指的是在一定浓度范围内溶解度相对较高的物质,在溶液中以细小颗粒的形式存在而不沉淀。
它的特点是溶解度随浓度的变化而变化,浓度越高,其溶解度越大。
可溶沉淀通常是溶液的饱和度很高,即溶质与溶剂之间的相互作用较强,所以不容易沉淀。
当溶液浓度下降或环境条件改变时,可溶沉淀会逐渐析出出来。
2.不可溶沉淀不可溶沉淀指的是在溶解度很低的条件下,在溶液中沉淀出来的物质。
不可溶沉淀的特点是溶解度随浓度的变化而基本不变,无论浓度如何变化,都不会重新溶解回溶液中。
不可溶沉淀通常是由于溶质与溶剂之间的相互作用较弱,使得其溶解度非常低。
不可溶沉淀常常发生在溶液的饱和度较低的情况下,当溶液浓度超过其饱和度时,会出现可见的沉淀。
3.重积稳定沉淀重积稳定沉淀指的是在溶液中存在一定浓度范围内稳定存在的沉淀。
重积稳定沉淀的特点是在一定条件下(如溶液的饱和度、溶液pH值、温度等)沉淀的浓度保持相对稳定,不会随着时间的推移而改变。
重积稳定沉淀通常是由于溶液中存在一种控制沉淀溶解平衡的离子或化学物质,使得沉淀的溶解和析出达到动态平衡。
典型的例子是钙盐的沉淀,在适当的条件下,钙离子与碳酸根离子会形成稳定的钙碳酸盐沉淀。
4.重积非稳定沉淀重积非稳定沉淀指的是在溶液中沉淀出来,并且在一定条件下(如溶液的饱和度、溶液pH值、温度等)会逐渐溶解的沉淀。
重积非稳定沉淀的特点是沉淀的溶解度随着时间的推移而变化,会发生较大的变化。
重积非稳定沉淀通常是由于溶液中存在一种不稳定的离子或化学物质,使得沉淀的溶解和析出无法达到动态平衡。
典型的例子是氢氧化铁的沉淀,当溶液中的氧气充分供应时,氢氧化铁会逐渐氧化为不溶性的氧化铁水合物,但当溶液中的氧气供应不足时,氧化铁水合物会逐渐溶解回溶液中。
试说明沉淀有哪几种类型
千里之行,始于足下。
试说明沉淀有哪几种类型沉淀可以指不同事物的分别、沉淀出来的固体物质,也可以指不同事物的思想、理念或文化的沉淀。
在这篇文章中,我将重点争辩前者,即沉淀的几种类型。
1. 化学沉淀:化学沉淀是指在化学反应中,由于既定离子的溶解度过低而发生的固体沉淀。
常见的化学沉淀有沉淀反应、析出反应、络合反应等。
沉淀反应是指溶液中两种离子相遇发生沉淀现象。
例如,当盐溶液中加入碳酸钠时,钠离子和碳酸离子结合生成沉淀物碳酸钠。
析出反应是指溶液中某种化合物的浓度超过其溶解度极限时,该化合物会析出形成沉淀物质。
例如,当含铁离子的溶液中加入氯化铵时,会生成铁(III)氯化物沉淀。
络合反应是指两种或多种离子之间通过化学键结合形成络合物,将溶液中的离子固定下来形成沉淀。
例如,当含铜离子的溶液中加入氨水时,铜(II)离子会与氨水中的氨基结合,形成蓝色的沉淀物。
2. 地质沉淀:地质沉淀是指在地球的地壳中,由于水的侵蚀和运动,溶解物质在海洋、湖泊或河流中沉积形成的固体沉淀。
常见的地质沉淀有碳酸盐岩、沙石、泥岩等。
碳酸盐岩是指由于水中的溶解物质沉淀形成的岩层。
常见的碳酸盐岩有石灰岩、大理石等,它们主要由碳酸钙沉淀而成。
第1页/共3页锲而不舍,金石可镂。
沙石是指由于水的冲刷和侵蚀,将砾石、石英等颗粒沉积形成的固体。
沙石是常见的沉积岩石,在河流和海滩等地方广泛存在。
泥岩是指由于水中的悬浮物质沉淀形成的岩层。
泥岩常见于湖泊、河流和海洋等沉积环境,主要由粘土、矿物颗粒和有机物质沉淀而成。
3. 文化沉淀:文化沉淀是指人类思想、观念和价值观等在历史长河中积累形成的文化传统和学问体系。
文化沉淀是社会进展的重要组成部分,它包括语言、文学、艺术、哲学、宗教等方面。
语言是一种文化沉淀,它是人类沟通和沟通的工具,同时也是人类文化的载体。
不同的语言反映了不同社会的思维方式和价值观念。
文学是一种通过文字表达思想和情感的艺术形式,它是人类才智与情感的沉淀。
沉淀的四种类型及其特点
沉淀的四种类型及其特点沉淀是一种物质在溶液中逐渐沉淀下来形成固体颗粒的过程。
在化学、地理、环境等领域中,沉淀的四种类型有差别。
以下是这四种类型及其特点:1.物理性沉淀物理性沉淀是指物质以粒子的形式从溶液中沉淀下来。
这种沉淀通常是由浓度或温度的改变引起的。
物理性沉淀不改变物质的化学性质,只是改变其形态。
特点如下:-物理性沉淀的沉淀物通常是固体颗粒,可以被滤纸或过滤器分离出来。
-沉淀物的形状和颗粒大小与溶液中的物质有关,通常呈现出规则或不规则的形状。
-物理性沉淀的速度常常较慢,需要相当长的时间才能完成沉淀过程。
2.化学性沉淀化学性沉淀是指通过化学反应使得物质从溶液中沉淀下来。
这种沉淀是由于溶液中的化学物质发生了化学反应而产生的。
特点如下:-化学性沉淀通常是通过加入其他物质或改变溶液中的条件来触发的,如改变pH值或温度等。
-沉淀物的形态和性质与原溶液中的化学物质有关,通常呈现出特定的晶体结构。
-化学性沉淀的速度通常较快,沉淀物的形成可以在较短的时间内完成。
3.生物性沉淀生物性沉淀是由于生物活动而引起的物质从溶液中沉淀下来。
这种沉淀是由于生物体代谢、分泌物或死亡而形成的。
特点如下:-生物性沉淀主要是有机物质的沉淀,如微生物、植物遗物或动物骨骼等。
-生物性沉淀通常发生在水体或其他液体环境中,生物活动的存在是沉淀形成的重要条件。
-生物性沉淀的速度通常较慢,需要较长的时间才能形成较大的沉淀物。
4.放射性沉淀放射性沉淀是指放射性物质从溶液中以固体的形式沉淀下来。
这种沉淀是由于放射性物质的放射性衰变而造成。
特点如下:-放射性沉淀通常发生在含有放射性同位素的溶液中,放射性同位素的衰变会产生辐射。
-放射性沉淀过程需要严格的防护措施,以降低对人体和环境的辐射危害。
-放射性沉淀的速度通常与放射性物质的半衰期有关,半衰期越长,沉淀速度越慢。
综上所述,沉淀的四种类型及其特点在科学研究和实际应用中具有重要意义,对于了解沉淀过程、提取沉淀物以及环境治理等方面都有一定的指导作用。
沉淀的形成
第29讲
第九章 重量分析法
第2讲
•(三)选择适当的洗涤剂进行洗涤 由于吸附作用是一 种可逆过程,因此,洗涤可使沉淀上吸附的杂质进入 洗涤液,从而达到提高沉淀纯度的目的。当然,所选 择的洗涤剂必须是在灼烧或烘干时容易挥发除去的物 质。 •(四)及时进行过滤分离,以减少后沉淀。 •(五)进行再沉淀 将沉淀过滤洗涤之后,再重新溶解, 使沉淀中残留的杂质进入溶液,然后第二次进行沉淀。 这种操作叫做再沉淀。再沉淀对于除去吸留的杂质特 别有效。 •(六)选择适当的沉淀条件 沉淀的吸附作用与沉淀颗 粒的大小、沉淀的类型、温度和陈化过程等都有关系。 因此,要获得纯净的沉淀,则应根据沉淀的具体情况, 选择适宜的沉淀条件。 19
12
第29讲
第九章 重量分析法
第2讲
• (1)第一吸附层吸附的选择性是:构晶离子首先被 吸附,例如 AgCl 沉淀容易吸附 Ag+ 和 Cl- 。其次,是 与构晶离子大小相近,电荷相同的离子容易被吸附, 例如BaSO4沉淀比较容易地吸附Pb2+。 • (2)第二吸附层吸附的选择性是:按吸附离子的价 数越高越容易被吸附、如Fe3+比Fe2+容易被吸附。与 构晶离子生成难溶化合物或离解度较小的化合物的离 子也容易被吸附。例如在沉淀 BaSO4 时,溶液中除 Ba2+外还含有NO3-、Cl-、Na+和H+,当加入沉淀剂稀 硫酸的量不足时,则BaSO4沉淀首先吸附Ba2+而带正 电荷,然后吸附 NO3- 而不易吸附 Cl- ,因为 Ba(NO3)2 的溶解 度小于 BaCl2 。如 果加入 稀 H2SO4 过量,则 BaSO4 沉淀先吸附 SO42- 而带负电荷,然后吸附 Na+ 而不易吸附 H+ 、因为 Na2SO4 的溶解度比 H2SO4 为小。
沉淀的类型和沉淀形成过程
沉淀的类型和沉淀形成过程三、沉淀的类型和沉淀形成过程(⼀)沉淀的类型沉淀可⼤致分为晶形沉淀和⾮晶形沉淀两⼤类。
⾮晶形沉淀⼜称为⽆定形沉淀或胶状沉淀。
BaSO4是典型的晶形沉淀,Fe2O3·nH2O是典型的⽆定形沉淀。
AgCl 是⼀种凝乳状沉淀,按其性质来说,介于两者之间。
晶形沉淀与⾮晶形沉淀之间虽⽆绝对界限,但仍有明显差异。
晶形沉淀颗粒⼤,直径约在0.1~ 1 µm之间,内部排列较规则,结构紧密,易于沉淀和过滤;⾮晶形沉淀颗粒很⼩,其直径⼀般⼩于0.02 µm,没有明显的晶格,排列杂乱,结构疏松,体积庞⼤,易吸附杂质,难以过滤和洗净。
凝乳状沉淀的颗粒⼤⼩介于两者之间。
在重量分析法中,最好能获得晶形沉淀。
(⼆)沉淀的形成过程沉淀的形成过程是⼀个⾮常复杂的过程,⽬前仍未有成熟的理论,⼀般认为在沉淀过程中,⾸先是构晶离⼦在过饱和溶液中形成晶核,然后进⼀步成长按⼀定晶格排列的晶形沉淀。
构晶离⼦→晶核→沉淀颗粒→晶形沉淀或⽆定形沉淀晶核的形成有两种情况:均相成核作⽤和异相成核作⽤1. Von Veimarn经验公式Von Veimarn(冯·韦曼)经验公式将沉淀⽣成的速度(⽤分散度表⽰)与溶液的相对过饱和度的关系描述为式中Q表⽰加⼊沉淀剂瞬间溶质的总浓度;s表⽰晶体的溶解度;Q-s为过饱和度;(Q-s)/s为相对过饱和度;K为常数,它与沉淀的性质、温度、介质等有关。
溶液的相对过饱和度越⼩,则晶核形成速度越慢,可望得到⼤颗粒沉淀。
2. 均相成核的临界(过饱和)⽐在均匀的液相中,过饱和的溶质⾃发的产⽣晶核的均相成核过程决定于体系的过饱和⽐SR(supersaturation ratio)。
当溶质的过饱和⽐很⼩时,只形成很少的晶核,成核过程以异相成核为主;若SR增⼤,当达到或超过临界过饱和⽐CSR(critical supersaturation ratio)时,就会⾃发地产⽣⼤量的晶粒,沉淀反应由异相成核作⽤转化为既有异相成核作⽤⼜有均相成核作⽤。
沉淀
沉淀机理沉淀类型:晶形沉淀(crystallineprecipitate)无定形沉淀(amorphous precipitate)物理性质不同主要差别沉淀颗粒的大小晶形沉淀无定形沉淀特点较大的沉淀颗粒组成,内部排列较规则,结构紧密,所以整个沉淀所占的体积是比较小的,极易沉降于容器底部,便于过滤和洗涤。
许多疏松聚集在一起的微小沉淀颗粒组成,沉淀颗粒的排列杂乱无章其中包含大量数目不定的水分子,整个沉淀体积庞大,难于过滤和沉淀。
颗粒直径大于0.1um小于0.02um两种沉淀类型的比较沉淀形成晶核的生成沉淀颗粒生长构晶离子晶核沉淀微粒无定形沉淀晶形沉淀成核作用均相、异相生长过程扩散、沉积聚集定向排列沉淀形成过程,大致如下:1、晶核的生成过程:•(1)均相成核:在过饱和溶液中,组成沉淀物质的离子(构晶离子),由于静电作用而缔合,当离子聚集达到一定的大小时,便形成晶核。
这种过饱和的溶质,从均匀液相中自发地产生晶核的过程称为均相成核。
•(2)异相成核:是指在进行沉淀的溶剂中、试剂中以及容器中,都存在相当大量肉眼看不见的固体微粒,它们的存在对沉淀的形成起诱导作用,因此,它们起着晶种的作用。
当构晶离子扩散到这些微粒上,就会形成晶核。
沉淀颗粒的生长过程:•晶核形成之后,溶液中的构晶离子仍在向晶核表面扩散,并沉积到晶核上,晶核逐渐长大成为沉淀颗粒。
•构晶离子聚集成晶核,进一步沉积成沉淀颗粒的速度称为聚集速度(v聚集)。
•在聚集的同时,构晶离子在自己的晶核上按一定顺序排列于晶格内,晶核就继续长大,这种定向排列的速度称为定向速度(v定向)。
•聚集速度•定向速度••在沉淀过程中,如果•V 定向<V 聚集晶形沉淀•V 定向>V 聚集, 无定形沉淀相对大小生成沉淀颗粒的大小•聚集速度主要与溶液中生成沉淀物质的过饱和度有关。
20世纪初,冯·韦曼以BaSO 4沉淀为例,进行研究,总结出一个经验公式,即形成沉淀的初速度与溶液相对过饱和度成正比的关系。
沉淀的基础知识
沉淀理论(Gravity Separation Theory )一、分类根据悬浮物质的性质、浓度及絮凝性能,范围,沉淀可分为:1.自由沉淀(Discrete particle settling):悬浮物质浓度不高,在沉淀过程中颗粒之间互不碰撞,呈离散状态,各自独立地完成沉淀过程。
颗粒形状、尺寸、质量不变。
如沉砂池中砂粒沉淀、浓度低的污水在初沉池中的沉淀。
2.絮凝沉淀(干扰沉淀, Flocculent Settling ):悬浮物浓度在50~500mg/l ,颗粒间可能互相碰撞产生絮凝作用,使粒径与质量加大,沉速不断加快。
如初沉池沉淀,活性污泥在二沉池沉淀上部沉淀以及化学混凝沉淀。
3.拥挤沉淀(分层沉淀, Hindered settling, Zone settling ):浓度>500mg/l ,沉淀中相邻颗粒互相妨碍、干扰,沉速大的颗粒无法超越沉速小的颗粒,各自保持相对位置不变,并在聚合力的作用下,颗粒群结合成一个整体向下沉淀,清水与浑水间形成明显的交界面,沉淀显示为界面下沉。
如二沉池下部的沉淀过程及浓缩池开始阶段。
4.压缩沉淀(Compression settling ):浓度大。
颗粒间互相支承,上层颗粒在重力作用下,挤出下层颗粒的间隙水,使污泥得到浓缩。
如活性污泥在二沉池的污泥斗中及浓缩池中的浓缩过程。
活性污泥在二沉池中沉淀实际是依次进行,只是各类沉淀出现时间不同。
二、颗粒沉淀理论(Particle Settling Theory)1.公式根据牛顿第二定律,得出颗粒最终沉速为:d C g u ll s D ρρρ-=34 粒径有关阻力系数,与液体密度颗粒密度----d C D l s Re ρρ在不同流态下阻力系数C D 以及沉速u 的表达公式:2.应用(1)已知d,推求u=?(2)已知u,反推d=?三、各种沉淀类型分析(一)自由沉淀1.低浓度离散性颗粒在水中沉淀,开始时加速下沉,水流阻力不断增加,短暂时间后达到与重力平衡,颗粒开始匀速下沉。
沉淀的类型和沉淀的形成过程
5.3 沉淀的类型和沉淀的形成过程5.3.1 沉淀的类型沉淀按其物理性质的不同,可粗略地分为两类: 一类是晶形沉淀; 另一类是无定形沉淀.无定形沉淀又称为非晶形沉淀或胶状沉淀.如BaSO 4是典型的晶形沉淀,Fe 2O 3.nH 2O 是典型的无定形沉淀。
AgCl 是一种凝乳状沉淀,按其性质来说,介于两者之间。
5.3.2 沉淀的形成过程关于晶形沉淀的形成,一般认为在沉淀过程中,首先是构晶离子在过饱和溶液中形成晶核,然后进一步成长为按一定晶格排列的晶形沉淀。
晶核的形成有两种情况:均相成核作用和异相成核作用5.3.3 晶形沉淀和无定形沉淀的生成构晶离子 晶核 沉淀颗粒 晶体沉淀5.4 影响沉淀纯度的主要因素5.4.1 共沉淀现象当一种沉淀从溶液中析出时,溶液中某些其他组分,在该条件下本来是可溶的,但它们却被沉淀带下来而混杂于沉淀之中,这种现象称为共沉淀现象.共沉淀现象主要有以下几类:1.表面吸附引起的共沉淀吸附层吸附规律:优先吸附构晶离子。
抗衡离子的吸附:a.与构晶离子形成溶解度、离解度最小的化合物。
b.离子浓度越大,越易被吸附。
c.离子电荷高的优先吸附。
2.生成混晶或固溶体引起的共沉淀与构晶离子半径相近,形成的晶体结构相近的离子代替构晶离子形成混晶,不能洗去,应在沉淀前进行分离。
如BaSO 4和PbSO 4,BaSO 4和KMnO 43.吸留和包夹引起的共沉淀表面吸附的抗衡离子在沉淀生长时被覆盖包藏在里面不能洗去,陈化可减小,严重时,成核作用 长大过程需重沉淀。
5.4.2 继沉淀现象继沉淀又称为后沉淀.继沉淀现象是指溶液中某些组分析出沉淀后,另一种本来难以析出沉淀的组分,在该沉淀的表面上继续析出沉淀的现象.例:MgC2O4可形成稳定的过饱和溶液而不沉淀,但用草酸盐沉淀分离Ca2+与Mg2+,析出CaC2O4沉淀表面有MgC2O4析出。
放置时间越长,继沉淀现象越严重。
类似现象常见于金属硫化物的沉淀分离中。
沉淀的形成和沉淀条件的选择
第五节沉淀的形成和沉淀条件的选择一、沉淀的类型沉淀按其物理性质不同,可粗略分成两类:晶形沉淀和无定形沉淀( 又称非晶形沉淀或胶状沉淀) 。
晶形沉淀如:BaSO4,MgNH4PO4,CaC2O4·2H2O ,PbSO4 其颗粒直径约0.1 ~ 1 μm 。
非晶形沉淀:Fe2O3·nH2O ,ZnS ,Al2O3·nH2O[Al(OH)3] 其颗粒直径一般<0.02 μm 。
晶形沉淀:内部排列较规则,结构紧密,整个沉淀所占体积较小,易沉降于容器底部。
无定形↓,由许多疏松聚集在一起的微小沉淀颗粒组成,排列杂乱无章,有时又包含大量数目的H 2 O ,所以是疏松的絮状沉淀。
介于晶形沉淀与无定形沉淀之间的为凝乳状沉淀,颗粒大小0.1>d>0.02 μm ,如AgCl 。
二、沉淀的形成沉淀的形成一般经过晶核形成和晶核长大两个过程。
将沉淀剂加入试液中,当形成沉淀的离子浓度乘积大于其K SP,离子通过静电引力结合成一定数目的离子群,即为晶核。
晶核形成后,构晶离子向晶核表面沉积,晶核就逐渐长大成微粒。
聚集速度V :由离子聚集成晶核,再进一步积集成沉淀颗粒的速度。
定向速度V ′:在聚集的同时,构晶离子又按一定晶格排列,这种定向排列速度。
若聚集速度V 大,而定向排列速度V ′小,即离子很快聚集来生成沉淀微粒,却来不及进行晶格排列,则得到的是非晶形沉淀。
若V 较小,而V ′较大,即离子较慢地聚集成沉淀,有足够时间进行晶格排列,则得到晶形↓。
V 由沉淀条件所决定。
式中:S 沉淀的溶解度。
Q 加入沉淀剂瞬间,生成沉淀物质的浓度。
Q -S 沉淀开始瞬间的过饱和度。
K 常数:与沉淀的性质、温度、共存物质等因素有关。
从上式可知:聚集速度主要由沉淀时的条件决定的。
定向速度,主要取决于沉淀物质的本性。
(1) 一般极性强的盐类:如MgNH4PO4,BaSO4,CaC2O4等。
有较大的定向速度,易形成晶形沉淀。
四种沉淀类型的联系与区别
四种沉淀类型的联系与区别1. 沉淀的概念在我们日常生活中,沉淀这词儿可不是个生硬的说法。
想象一下,一杯清水,放了点儿泥土,泥土慢慢沉到杯底,清水依然清澈,这就叫沉淀。
其实,沉淀在化学中有四种类型,每一种都有自己的性格和特征。
今天我们就来聊聊这四种沉淀,看看它们之间有什么联系和区别。
1.1 物理沉淀首先,物理沉淀就是那种简单粗暴的沉淀,像是在湖里一块石头落下去,水波荡漾,石头慢慢沉到水底。
这种沉淀跟我们生活中的许多现象都有关系,比如说洗衣服的时候,衣服上的污垢沉淀下来,水变得干净了。
物理沉淀不需要什么化学反应,只要有重力,就能让物体沉下去,简单明了,大家都能懂。
1.2 化学沉淀再来聊聊化学沉淀,这就稍微复杂一点了。
化学沉淀就像是一场小小的化学派对,几种溶液混合在一起,突然冒出一堆固体,就像魔术一样。
比如说,把银离子和氯离子混合,就会看到银氯化物的沉淀,白白的,像棉花糖。
这种沉淀可是需要反应的,朋友们可别小看了它的“技术含量”哦。
2. 沉淀的类型好了,咱们已经初步了解了物理沉淀和化学沉淀。
接下来,深入一点,看看还有哪些类型。
沉淀分为可逆沉淀和不可逆沉淀,这两者之间的区别就像是晨雾和晴天,变化多端。
2.1 可逆沉淀可逆沉淀就像是一场闹剧,主角可以随时进场又随时退场。
比如说,氢氧化钙在水中可以沉淀下来,但加点儿酸就能再溶解。
你看,反应来反应去,像极了校园里的爱情故事,总是来来回回,纠缠不清。
2.2 不可逆沉淀而不可逆沉淀可就没那么轻松了,像个坚持自己的原则的老头儿,一旦沉下去,就很难再上来。
比如说,铁锈就是个不可逆的沉淀。
你再怎么努力,也不能把锈变成原来的铁。
这种沉淀往往是由反应条件决定的,像是大自然的无情法则,来不得半点马虎。
3. 沉淀的应用说到这儿,大家可能会问,这些沉淀跟我们的生活有什么关系呢?其实,沉淀在很多地方都大显身手,就像你每天必不可少的调味料一样。
3.1 环境保护比如说,沉淀在环境保护中就起到了不可忽视的作用。
⑴沉淀的类型
⑴沉淀的类型沉淀按其物理性质不同,可粗略地分为两类:一类是晶形沉淀;另一类是无定形沉淀。
无定形沉淀又称为非晶形沉淀或胶状沉淀。
BaSO4是典型的晶形沉淀,Fe2O3·nH2O是典型的无定形沉淀。
AgCl是一种凝乳状沉淀,按其性质来说,介于两者之间。
它们的最大差别是沉淀颗粒的大小不同。
颗粒最大的是晶形沉淀,其直径约0.1~lμm;无定形沉淀的颗粒很小,直径一般小于0.02μm;凝乳状沉淀的颗粒大小介于两者之间。
应该指出,从沉淀的颗粒大小来看,晶形沉淀最大,无定形沉淀最小,然而从整个沉淀外形来看,由于晶形沉淀是由较大的沉淀颗粒组成,内部排列较规则,结构紧密,所以整个沉淀所占的体积是比较小的,极易沉降于容器的底部。
无定形沉淀是由许多疏松聚集在一起的微小沉淀颗拉组成的,沉淀颗粒的排列杂乱无章,其中又包含大量数目不定的水分子,所以是疏松的絮状沉淀,整个沉淀体积庞大,不像晶形沉淀那样能很好地沉降在容器的底部。
在重量分析中,最好能获得晶形沉淀。
晶形沉淀有粗晶形沉淀和细晶形沉淀之分。
粗晶形沉淀有MgNH4PO4等;细晶形沉淀有BaSO4等。
如果是无定形沉淀,则应注意掌握好沉淀条件,以改善沉淀的物理性质。
沉淀的颗粒大小,与进行沉淀反应时构晶离子的浓度有关。
例如,在一般情况下,从稀溶液中沉淀出来的BaSO4是晶形沉淀。
但是,如以乙醇和水为混合溶剂,将浓的Ba(SCN)2溶液和MnSO4溶液混合,得到的却是凝乳状的BaSO4沉淀。
此外,沉淀颗粒的大小,也与沉淀本身的溶解度有关。
槐氏(Von Weimarn)根据有关实验现象,综合了一个经验公式,它指出,沉淀的分散度(表示沉淀颗粒大小)与溶液的相对过饱和程度有关,即:分散度= K×(cQ - s )/ s式中:cQ为加入沉淀剂瞬间沉淀物质的浓度;s为开始沉淀时沉淀物质的溶解度;cQ -s为沉淀开始瞬间的过饱和度,它是引起沉淀作用的动力;(cQ - s )/ s 为沉淀开始瞬间的相对过饱和度;K为常数,它与沉淀的性质、介质及温度等因素有关。
沉淀
(2)实际应用中的问题
在实际沉淀池中,理想沉淀池的假设条件都不
存在。除了颗粒沉速外,温度差引起的对流,密度
差引起的异重流,池内死角和水与池壁摩擦引起的 滞流,风力和水力搅动以及配水、集水装置不可能
绝对合理等引起的短路流和紊流,都会造成池内水流
和水中固体颗粒作不规则运动。
这些因素的不利影响是:固体颗粒的沉速降低,
不同沉降过程示意图
A-澄清区;B-沉降区;C-过渡区;D -压缩区
清水区,此处等 于出水的水质 沉降区和清水区有明显 的界面,沉降的过程是 该界面以等速下沉 沉降区,该区内浓 度基本相同,且不 随时间变化
过渡区,该区内 浓度随深度变化 开始时在 搅拌的作 用下是比沉淀区高
污水的物理处理
污水的物理处理
污水的物理处理
污水的物理处理
污水的物理处理
3、沉淀池表面负荷与颗粒沉降速度的关系 (1)表面负荷:如果沉淀池沉降区的表面积为A, 处理水量为Q,则有:
H H H B Q u0 q0 t L L B A
上式中的Q/A是沉淀池设计的一个重要参数,称 为表面负荷,以q0表示,其单位是m3/m2· h。
沉淀原理与装置
一、概述
沉淀法是利用水中悬浮颗粒的可沉降性能,在重力作 用下产生下沉作用,以达到固液分离的一种过程。 在典型的污水厂中,沉淀的四种用法: 1、用于废水的预处理 沉砂池 2、用于污水进入生物处理构筑物前的初步处理 初次沉淀池 3、用于生物处理后的固液分离 二次沉淀池 4、用于污泥处理阶段的污泥浓缩(污泥浓缩池)
假设:(1)颗粒为球形,不可压缩,也无凝聚 性,沉降过程中其大小、形状和质量等均不变; (2)水处于静止状态; (3)颗粒沉降仅受重力和水的阻力作用。 静水中颗粒在重力作用下,在水中加速下沉,直 到作用与颗粒的推力与水的阻力达到平衡时,颗粒开 始以等速下沉。平衡状态是开始沉淀后瞬时达到的。 1、悬浮颗粒在水中受到的推力Fs
化学化学沉淀反应
化学化学沉淀反应化学沉淀反应化学沉淀反应是化学领域中常见的一类反应类型,指的是在溶液中加入适量的溶液或试剂后,生成固体沉淀的过程。
本文将介绍化学沉淀反应的原理、分类以及相关实验操作。
一、化学沉淀反应的原理化学沉淀反应是由于溶液中存在的两种离子以及试剂中的某种离子之间能够发生化学反应,生成难溶物质,进而形成固体沉淀。
这种反应过程遵循了溶解度的原理,即在一定温度下,某些物质的溶解度是有限的,过饱和度过高时会形成沉淀。
二、化学沉淀反应的分类化学沉淀反应可以分为阳离子交换沉淀反应和酸碱中和沉淀反应。
1. 阳离子交换沉淀反应阳离子交换沉淀反应是指反应溶液中的阳离子与试剂中的阴离子发生交换反应,并生成固体沉淀。
常见的实例是银镜反应:在氨水存在下,硝酸银溶液与葡萄糖反应生成银镜。
2. 酸碱中和沉淀反应酸碱中和沉淀反应是指反应溶液中的酸与试剂中的碱发生中和反应,并生成固体沉淀。
典型的例子是盐酸与氢氧化钠反应生成氯化钠和水。
三、化学沉淀反应的实验操作进行化学沉淀反应的实验需要注意仪器的选择、试剂配比以及实验操作的规范性。
1. 试剂的选择根据具体的反应类型,选择适合的试剂。
例如,进行阳离子交换沉淀反应时,需要选择一种具有相应阴离子的试剂。
2. 试剂配比根据反应方程式,确定具体的试剂配比。
合适的试剂配比可以确保反应充分进行并生成较大量的沉淀物。
3. 操作规范性在实验操作中,要严格遵守实验室安全规范,佩戴个人防护装备,保证实验过程的安全性。
同时,要注意仪器的清洁,避免其他物质的污染对实验结果的影响。
四、实验举例以醋酸铅的制备为例来说明化学沉淀反应的具体步骤:1. 准备试剂:准备醋酸和硝酸铅溶液。
2. 混合试剂:将适量的醋酸和硝酸铅溶液混合。
3. 观察反应:在混合液中观察是否生成了白色沉淀。
4. 分离沉淀:通过过滤或离心的方式,将沉淀与溶液分离。
5. 洗涤沉淀:用适量的溶液将沉淀洗涤干净。
6. 干燥沉淀:将洗涤后的沉淀放置在通风处进行干燥,得到目标产物。
试说明沉淀有哪几种类型
千里之行,始于足下。
试说明沉淀有哪几种类型沉淀是指在物质溶液或混合物中,由于某种原因而使其中的物质固化,沉积在溶液或混合物中部分脱水或过滤的残渣。
根据物质的性质和沉淀过程中发生的反应类型,可以将沉淀分为几种类型。
1. 溶解度沉淀:溶解度沉淀是指在溶液中,溶解物质的溶解度受到某种因素的影响而减小,使其沉淀下来。
这种类型的沉淀是由溶解度产生的,与温度、浓度、溶剂性质等因素有关。
常见的例子有溶解度和热量的关系,如在高温下溶解性较好,而在低温下则会产生沉淀。
2. 化学反应沉淀:化学反应沉淀是指在化学反应中产生的沉淀。
在某些化学反应中,反应生成物的溶解度会降低,从而导致产生沉淀。
这种反应通常是通过两种或多种溶液的混合来实现的,在其中产生了化学反应,生成沉淀物质。
常见的例子有酸碱反应中产生的沉淀物质,如在盐酸和氢氧化钠的反应中产生氯化钠沉淀物。
3. 电化学沉淀:电化学沉淀是指在电化学反应中产生的沉淀。
在某些电化学反应中,电极表面存在的物质可以发生沉淀,这种沉淀是由于电化学反应过程中的离子转移而产生的。
常见的例子有电解溶液时产生的气体和金属沉淀。
4. 热力学沉淀:热力学沉淀是指在热力学平衡条件下,由于系统的活度或溶解度的改变,使物质沉淀下来。
热力学沉淀与溶液中物质的溶解度和反应物浓度有关。
在某些情况下,溶解度随着温度、浓度或其他因素的变化而改变,从而导致物质沉淀下来。
常见例子有溶解度与温度的关系,如冷却过程中海水中的盐类沉淀。
第1页/共2页锲而不舍,金石可镂。
5. 生物沉淀:生物沉淀是指在生物体内或生物过程中,由于生物体内的化学反应或生物体中的微生物活动而产生的沉淀。
生物沉淀涉及到生物体内生化反应过程的沉淀物。
常见的例子有骨骼中的钙盐、牙齿上的牙垢等。
总的来说,沉淀是多种因素综合作用的结果,可能是通过溶解度、化学反应、电化学过程、热力学平衡及生物体内的反应而产生的。
不同类型的沉淀有不同的成因和特征,深入了解这些类型对于化学、生物、地质等领域的研究具有重要的意义。
⑴沉淀的类型
⑴沉淀的类型沉淀按其物理性质不同,可粗略地分为两类:一类是晶形沉淀;另一类是无定形沉淀。
无定形沉淀又称为非晶形沉淀或胶状沉淀。
BaSO4是典型的晶形沉淀,Fe2O3·nH2O是典型的无定形沉淀。
AgCl是一种凝乳状沉淀,按其性质来说,介于两者之间。
它们的最大差别是沉淀颗粒的大小不同。
颗粒最大的是晶形沉淀,其直径约0.1~lμm;无定形沉淀的颗粒很小,直径一般小于0.02μm;凝乳状沉淀的颗粒大小介于两者之间。
应该指出,从沉淀的颗粒大小来看,晶形沉淀最大,无定形沉淀最小,然而从整个沉淀外形来看,由于晶形沉淀是由较大的沉淀颗粒组成,内部排列较规则,结构紧密,所以整个沉淀所占的体积是比较小的,极易沉降于容器的底部。
无定形沉淀是由许多疏松聚集在一起的微小沉淀颗拉组成的,沉淀颗粒的排列杂乱无章,其中又包含大量数目不定的水分子,所以是疏松的絮状沉淀,整个沉淀体积庞大,不像晶形沉淀那样能很好地沉降在容器的底部。
在重量分析中,最好能获得晶形沉淀。
晶形沉淀有粗晶形沉淀和细晶形沉淀之分。
粗晶形沉淀有MgNH4PO4等;细晶形沉淀有BaSO4等。
如果是无定形沉淀,则应注意掌握好沉淀条件,以改善沉淀的物理性质。
沉淀的颗粒大小,与进行沉淀反应时构晶离子的浓度有关。
例如,在一般情况下,从稀溶液中沉淀出来的BaSO4是晶形沉淀。
但是,如以乙醇和水为混合溶剂,将浓的Ba(SCN)2溶液和MnSO4溶液混合,得到的却是凝乳状的BaSO4沉淀。
此外,沉淀颗粒的大小,也与沉淀本身的溶解度有关。
槐氏(Von Weimarn)根据有关实验现象,综合了一个经验公式,它指出,沉淀的分散度(表示沉淀颗粒大小)与溶液的相对过饱和程度有关,即:分散度= K×(cQ - s )/ s式中:cQ为加入沉淀剂瞬间沉淀物质的浓度;s为开始沉淀时沉淀物质的溶解度;cQ -s为沉淀开始瞬间的过饱和度,它是引起沉淀作用的动力;(cQ - s )/ s 为沉淀开始瞬间的相对过饱和度;K为常数,它与沉淀的性质、介质及温度等因素有关。
[业务]沉淀的类型及沉淀条件的选择
沉淀的类型及沉淀条件的选择5.3 沉淀的类型及沉淀条件的选择5.3.1 沉淀的类型按颗粒大小分的不同,可将沉淀粗略分为两大类:一类是晶形沉淀;另一类是无定形沉淀,或称非晶形沉淀或胶状沉淀。
晶形沉淀的颗粒直径约为0.1-1mm,构晶离子排列规则、结构紧密,例如BaSO4。
无定形沉淀颗粒直径小于0.02mm,沉淀颗粒无规则堆积,沉淀疏松含水多,体积大,例如Fe2O3·nH2O。
介于晶形沉淀与无定形沉淀之间的是凝乳状沉淀,它颗粒大小介于以上两者之间,例如AgCl。
沉淀属于何种类型,由沉淀性质决定,但沉淀条件也起很大的作用。
如沉淀的颗粒大小与进行沉淀反应时构晶离子的浓度有关。
5.3.2 沉淀的形成过程沉淀过程中,首先是构晶离子在过饱和溶液中形成晶核,然后进一步成长为按一定晶格排列的晶形沉淀。
1. 晶核的形成晶核的形成有均相成核和异相成核两种情况。
(1)均相成核:是由构晶离子互相缔合而成的晶核。
如硫酸钡沉淀的晶核是Ba2+与SO42-缔合,形成BaSO4、(Ba2SO4)2+和[Ba(SO4)2]2+等等多聚体。
这些是结晶体的胚芽。
形成晶核的基本条件必须是溶液处于过饱和状态,即形成晶核时溶液的浓度Q要大于该物质的溶解度s。
(2) 异相成核:溶液中存在微细的其它颗粒,如尘埃、杂质等微粒,在沉淀过程中,它们起着晶核的作用,诱导沉淀形成。
2. 聚集与定向过程在形成晶核后,溶液的构晶离子不断向晶核表面扩散,并沉积在晶核表面,使晶核逐渐长大成为沉淀的微粒,沉淀微粒又可聚集为更大的聚集体,此过程称为聚集过程。
在聚集过程的同时,构晶离子按一定的晶格排列而形成晶体,此过程称为定向过程。
沉淀类型与聚集过程和定向过程的速度有关。
如果聚集速度大于定向速度,晶体未能定向排列,就堆聚在一起,因而得到的是无定形沉淀。
如果定向速度大于聚集速度,构晶离子得以定向排列,形成晶形沉淀。
聚集速度主要与溶液的相对过饱和度有关,定向速度主要与沉淀物质的性质有关,例如极性较强的盐类,一般具有较大的定向速度。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
三、沉淀的类型和沉淀形成过程
(一)沉淀的类型
沉淀可大致分为晶形沉淀和非晶形沉淀两大类。
非晶形沉淀又称为无定形沉淀或胶状沉淀。
BaSO4是典型的晶形沉淀,Fe2O3·nH2O是典型的无定形沉淀。
AgCl 是一种凝乳状沉淀,按其性质来说,介于两者之间。
晶形沉淀与非晶形沉淀之间虽无绝对界限,但仍有明显差异。
晶形沉淀颗粒大,直径约在0.1~ 1 μm之间,内部排列较规则,结构紧密,易于沉淀和过滤;非晶形沉淀颗粒很小,其直径一般小于0.02 μm,没有明显的晶格,排列杂乱,结构疏松,体积庞大,易吸附杂质,难以过滤和洗净。
凝乳状沉淀的颗粒大小介于两者之间。
在重量分析法中,最好能获得晶形沉淀。
(二)沉淀的形成过程
沉淀的形成过程是一个非常复杂的过程,目前仍未有成熟的理论,一般认为在沉淀过程中,首先是构晶离子在过饱和溶液中形成晶核,然后进一步成长按一定晶格排列的晶形沉淀。
构晶离子→晶核→沉淀颗粒→晶形沉淀或无定形沉淀
晶核的形成有两种情况:均相成核作用和异相成核作用
1. Von Veimarn经验公式
Von Veimarn(冯·韦曼)经验公式将沉淀生成的速度(用分散度表示)与溶液的相对过饱和度的关系描述为
式中Q表示加入沉淀剂瞬间溶质的总浓度;s表示晶体的溶解度;Q-s为过饱和度;(Q-s)/s为相对过饱和度;K为常数,它与沉淀的性质、温度、介质等有关。
溶液的相对过饱和度越小,则晶核形成速度越慢,可望得到大颗粒沉淀。
2. 均相成核的临界(过饱和)比
在均匀的液相中,过饱和的溶质自发的产生晶核的均相成核过程决定于体系的过饱和比SR(supersaturation ratio)。
当溶质的过饱和比很小时,只形成很少的晶核,成核过程以异相成核为主;若SR增大,当达到或超过临界过饱和比CSR(critical supersaturation ratio)时,就会自发地产生大量的晶粒,沉淀反应由异相成核作用转化为既有异相成核作用又有均相成核作用。
一种沉淀的CSR值越大,表明该沉淀越不容易均相成核,即它只有在较大的相对过饱和度的情况下,才出现均相成核。
下表为几种微溶化合物的CSR值:
微溶化合
物 BaSO4 CaC2O4.H2O AgCl SrSO4 PbSO4 PbCO3 SrCO3 CaF2
CSR 1000 31 5.5 39 28 106 30 2 1
不同的沉淀,其CSR值不一样,这是由沉淀的性质所决定的。
根据CSR值的大小,可初步判断沉淀的类型。
例如,BaSO4和AgCl的溶解度很接近,但开始发生均相成核作用时所需的CSR值不同,前者为1000,后者仅为5.5。
此外,对BaSO4沉淀,其晶核(小颗粒)的溶解度比大颗粒的溶解度大得多;而对AgCl沉淀,小颗粒与大颗粒的溶解度差不多,同样条件下,其相对饱和度就大。
因此,在通常情况下,AgCl均相成核比较显著,故生成的是晶核数目多而颗粒小的凝乳状沉淀,BaSO4则相反,生成的是晶型沉淀。
控制相对过饱和度在临界值以下,沉淀就以异相成核为主,常能得到大颗粒沉淀;若超过临界值后,均相成核占优势,导致产生大量的细小微晶。