沉淀的溶解度和影响因素
沉淀产生原理
沉淀产生原理
沉淀是一种物质在溶液中由于化学作用或物理作用而形成的沉淀物的过程,即溶液中的溶质从溶解状态转变为固态状态的过程。
沉淀产生的原理主要涉及溶液中溶质的溶解度和溶液中的溶质浓度。
在溶液中,溶质的溶解度是指单位体积溶剂中能溶解的溶质的最大量。
当溶质的浓度超过其溶解度时,溶质就会发生析出,形成沉淀。
沉淀的生成是通过溶液中的溶质分子之间的相互作用力来实现的。
溶液中溶质浓度的变化也会导致沉淀的产生。
当溶液中溶质的浓度增加到一定程度时,溶液中的溶质相互碰撞的频率增加,使得溶质分子在空间中的运动活性增大。
当达到一定程度时,溶质分子间的空间争夺使得原本稳定的溶液结构被破坏,进而导致一部分溶质分子发生成核行为,从而形成沉淀。
另外,沉淀产生还与温度、压力、溶液的pH值等因素密切相关。
这些因素对溶质和溶剂之间的相互作用力有直接或间接的影响,从而影响沉淀的产生和形态。
总之,沉淀的产生是由于溶质溶解度和溶液中溶质浓度超过一定程度而引起的,涉及溶质分子的相互作用力以及外界因素的影响。
沉淀溶解平衡与沉淀条件的选择
(三) 热溶液中进行沉淀,使沉淀的溶解度略有增 加,可降低溶液的相对过饱和度,为防沉淀热溶 解损失,应在沉淀完成后,冷却后过滤。 ( 四 ) 陈化 沉淀完毕后,让沉淀和溶液一起放置 一段时间。可使沉淀晶形完整、纯净、粗大晶体 长大。加热和搅拌可缩短陈化时间。
二、无定形沉淀的沉淀条件
无定形沉淀一般溶解度很小,溶解损失可忽 略不计。主要考虑减少杂质吸附和防止形成胶体 溶液。 (一 ) 在较浓的溶液进行沉淀,加入沉淀剂的速度 可适当加快。沉淀完毕后,立刻加入大量热水冲 稀并搅拌,使被吸附的部分杂质转入溶液。 (二) 在热溶液中进行沉淀。可防止胶体生成,减少 杂质的吸附作用,并可使生成的沉淀紧密些。 (三)溶液中加入适当的电解质,以防止胶体溶液的 生成。但加入应是可挥发性盐类如铵盐等。 (四)不必陈化。
(二)后沉淀现象
沉淀放置过程中,溶液中杂质离子慢慢沉淀到沉
淀上的现象,称为后沉淀现象。
如在 Cu 2+ 、 Zn 2+ 的酸性溶液通入 H 2 S 最初得到的
CuS↓并不夹杂ZnS。但若↓与溶液长时间接触,由 于CuS↓表面吸附溶液的S2-,使↓表面 [S2-]增加,当 [Zn2+]×[S2-] > Ksp,ZnS时,在CuS↓表面析出ZnS沉 淀。
纯水可不考虑离子强度引起活度系数的减小。
溶解度的大小是选择适宜沉淀剂的重要依据。
对于其它类型MmAn的沉淀:
s m n
K sp m n
m n
适用于构晶离子无任何副反应。
(三)溶度积和条件溶度积
当有副反应发生,构晶离子有多种型体存在, 设其各型体的总浓度分别为[M’]及[A’] :
(二)活度积和溶度积 aM+aA- / aMA(水)= K2Biblioteka 得:aM+×aA- =
第二节沉淀的溶解度及其影响因素
第二节沉淀的溶解度及其影响因素在利用沉淀反应进行重量分析时,要求沉淀反应进行完全,一般可根据沉淀溶解度的大小来衡量。
通常,在重量分析中要求被测组分在溶液中的残留量在0.000 1g 以内,即小于分析天平的称量允许误差。
但是,很多沉淀不能满足这个条件。
例如,在1 000 mL水中,BaSO4的溶解度为0.002 3 g, 故沉淀的溶解损失是重量分析法误差的重要来源之一。
因此,在重量分析中,必须了解各种影响沉淀溶解度的因素。
一、沉淀的溶解度当水中存在1: 1型难溶化合物MA时,MA溶解并达到饱和状态后,有下列平衡关系:MA (固)MA (水)M+ + A-式中MA (固) 表示固态的MA,MA (液) 表示溶液中的MA,在一定温度下它的活度积是一常数,即:a (M+)×a (A-) == (7—1)式中a (M+)和a (A-)是M+和A-两种离子的活度,活度与浓度的关系是:a (M+) = (M+) ×ceq(M+);a (A—) = ( A—) ×ceq (A—)(7—2)式中(M+)和( A—)是两种离子的活度系数,它们与溶液中离子强度有关。
将式( 7 - 2 )代入(7 – 1 )得(M+) ceq(M+)·( A-) ceq(A-) = (7—3)故= ceq(M+)·ceq(A—) = (7—4)称为微溶化合物的溶度积常数,简称溶度积。
在纯水中MA的溶解度很小,则ceq(M+) = ceq(A—) = so(7—5)ceq(M+)·ceq(A—) = so2 =(7—6)上二式中的so是在很稀的溶液内,没有其他离子存在时MA的溶解度,由so所得溶度积非常接近于活度积。
一般溶度积表中所列的是在很稀的溶液中没有其他离子存在时的数值。
实际上溶解度是随其他离子存在的情况不同而变化的。
因此溶度积只在一定条件下才是一个常数。
如果溶液中的离子浓度变化不太大,溶度积数值在数量级上一般不发生改变。
沉淀的溶解度及其影响因素
沉淀溶解是沉淀形成的相反过程。构晶离子聚集形成沉淀,获得晶格能,晶 格能越大,沉淀越完全。但占据沉淀表面位点的溶质仍有未饱和的键存在,溶剂 分子与固体表面的溶质的相互作用,易于使其溶剂化回到溶液中,导致沉淀的溶 解。 (一)溶解度、溶度积和条件溶度积 1. 溶解度s 对于1∶1型沉淀MA,在水中存在下列平衡:
MA(S)
⇌
MA(水) (M+A-)
⇌
M+ + A-
分子状态或离子对化合物
MA 的溶解部分
MA的溶解度
s = [MA(水)]+[M+] = [MA(水)] + [A-] = s0 + [M+] = s0 + [A-]
式中: s0 为分子溶解度或固有溶解度。 例如,AgCl溶于水中
对于有些物质可能是离子化合物(mMn+ nAm-),如CaSO4溶于水中
此时,溶液中金属离子总浓度
和沉淀剂总溶度
分别为
引入相应的副反应系数
、
,则
即
称为条件溶度积。 4. 溶解度和溶度积的关系 设 MnAn 溶解于水中达到沉淀溶解平衡时,
对于大多数电解质来说,So都较小,一般计算中往往忽略So项。 则
得
故
(二)影响沉淀溶解度的因素 在沉淀重量分析法中,为降低溶解损失,减小误差,必须了解各种影响沉淀 溶解度的因素。 1. 同离子效应 向溶液中加入构晶离子时,沉淀的溶解度减小。 例题 计算25℃时, BaSO4在纯水中和含0.01 mol· L-1 SO42-的水溶液中的溶解度。
由附录表立的两因素:当沉淀剂过量时:开始 同 离子效应占主导地位过量太多时,盐效应 。 3. 酸效应 溶液的酸度对 S 的影响: 多元弱酸盐 CaCO3 、 CaC2O4, 氢氧化物 Fe(OH)3、 Al(OH)3, [H+] S [H+] S
影响沉淀溶解度的因素
(
s=
K sp =1.3 10- 5 mol / L
)
1.0 2.0
同离子效应与络合效应对难溶物的溶解度的影响
[Cl-]/(mol/L)
0 130
0.001 0.01 7.6 8.7
0.1 45
s (AgCl) /×107
2015年2月10日星期二
1600 7100
分析化学教研室
第12页
总结
K sp [M ] [ A]
2015年2月10日星期二 分析化学教研室 第7页
例10-4 计算CuS在纯水中的溶解度。(1) 不考虑S2-的水解; (2) 考虑S2-的水解。
解:不考虑S2-的水解
s = [Cu 2+ ] = [ S 2- ] = = 6.0? 10- 36
K sp
2.4´ 10- 18 mol / L
- 36
2 4
酸效应+同离子效应
CaC2O4 Ca2++ C2O42-
a CO
2
4
2-(H)
=1+ b1[H+] + b2[H+]2 = 2.55
s
0.10 mol/L
2 2 [Ca 2 ][C2O4 ]a C O2 ( H ) K spaC O2 ( H ) K sp ] [Ca 2 ][C2O4 2 4 2 4
MA ƒ
M
+
+
MLn
● ● ●
A
-
L
ML
s [ M ] s [ A] [M ]aM ( L)
s [ A][M ] [ A][ M ]a M ( L ) K spa M ( L ) K sp
第四章:沉淀溶解
沉淀的转化 溶液中溶解0.01molCaSO4,计算 例:欲在1.0LNa2CO3溶液中溶解 欲在 Na2CO3初始浓度的最小值? 初始浓度的最小值? 已知 KSP(CaCO3)=5.0×10-9 KSP(CaSO4)=9.1×10-6 解:
CaSO4 = Ca 2+ + SO4
CO32CaCO3
= (m ) (nS) S
m n
n+ m
m− n
S = m+n
Ksp,MmAn mn
m n
S = m+n
名称 AgBr BaSO4 Ag2CrO4
Ksp,MmAn mn
7.1×10-4 1.1×10-5 7.9×10-5
m n
溶解度(mol.L-1)
溶度积 5.0×10-13 1.1×10-10 2.0×10-12
四、络合效应 MA (s) M n+ + A mL ML …MLn
S = [ M ' ] = [ M ]α M ( L ) = [ A]
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
S = [ A][ M ' ] = [ A][ M ]α M ( L ) = K SPα M ( L ) = K ' SP
2 溶度积规则及其应用
2.1、溶度积规则 、
K ap , MA = f (T )
活度积常数
a M = γ M [ M n + ],
a A = γ A[ Am− ]
K sp , MA = f (T , I )
K ap , MA = γ M γ A [ M n + ][ A m − ] = γ M γ A K sp , MA
K sp , MA = [ M n + ][ A m − ]
沉淀溶解平衡知识点
沉淀溶解平衡知识点沉淀溶解平衡是化学中重要的概念之一,它描述了在某种条件下溶液中发生的物质的沉淀和溶解的平衡状态。
在化学反应中,物质可以从溶液中沉淀出来,也可以从固体状态溶解到溶液中。
了解沉淀溶解平衡的知识,对于理解和控制化学反应过程具有重要意义。
本文将介绍沉淀溶解平衡的基本概念和相关的知识点。
一、溶液的溶解度溶解度是指在一定条件下溶液中能溶解的物质的最大量。
不同物质的溶解度受到温度、压力、溶剂性质等因素的影响。
一般来说,温度升高可以增加物质的溶解度,而压力的变化对溶解度的影响较小。
溶解度的测定方法有多种,常用的包括测定饱和溶液中物质的质量、体积和浓度等。
二、溶液中物质的沉淀和溶解当一个物质溶解到溶液中,溶液中的浓度随之增加。
当溶液中物质的浓度超过其溶解度时,就会发生沉淀反应,即物质从溶液中沉淀出来形成固体颗粒。
沉淀的过程可以用沉淀反应方程式来描述,例如:AgNO3(aq) + NaCl(aq) → AgCl(s) + NaNO3(aq)其中,AgNO3和NaCl是溶解物质,AgCl是沉淀物质,NaNO3是剩余的溶解物质。
相反,当溶液中物质的浓度低于其溶解度时,就会发生溶解反应,即固体物质从溶质态转变为溶质态。
溶解的过程也可以用溶解反应方程式来描述。
三、溶解度积常数在沉淀溶解平衡中,溶液中沉淀物质的浓度和溶解物质的浓度之间存在一个定量关系,这个关系由溶解度积常数来表示。
溶解度积常数是指在特定温度下,溶解物质溶解生成的离子在溶液中的浓度的乘积。
对于沉淀反应,溶解度积常数是沉淀物质的溶解度的平方,例如:Ksp = [Ag+][Cl-]其中,Ksp是溶解度积常数,[Ag+]和[Cl-]分别是溶液中银离子和氯离子的浓度。
溶解度积常数的大小可以反映溶解物质的溶解性,当Ksp值较大时,表示溶解度较高,溶解物质较易溶解。
四、影响沉淀溶解平衡的因素沉淀溶解平衡受到多种因素的影响,包括温度、浓度、压力和溶剂性质等。
7.1影响沉淀溶解度的因素有那些是怎样发生影响的.
7.1影响沉淀溶解度的因素有那些?是怎样发生影响的?解:影响沉淀溶解度的因素有1.同离子效应:溶液中构晶离子的浓度越大,溶解度越小。
2.pH值的影响,即酸效应:对于弱酸盐的沉淀,pH越小,溶解度越大。
这是因为弱酸根受H+影响,形成了非酸根的阴离子或以弱酸形式存在。
3.配位效应:若溶液中存在能与构晶离子形成配合物的配位剂时,其浓度越大,则溶解度越大。
4.盐效应:溶液中其它非构成沉淀的盐类的浓度越高,溶解度增大。
这是由于这类离子的存在,减少了构成沉淀的离子相互碰撞的机会。
5.氧化还原效应:由于加入氧化剂或还原剂,改变了构成沉淀中离子的氧化数,改变了沉淀的组成,会影响其溶解度。
7.2形成沉淀的性状主要与哪些因素有关?哪些是本质因素?解:沉淀可分为晶型沉淀和非晶型沉淀两种。
沉淀的性状是由聚集速度和定向速度的关系来决定的。
当聚集速度大于定向速度时,形成非晶型沉淀。
否则,形成晶型沉淀。
其中定向速度是沉淀物质本身的性质。
而聚集速度可通过实验条件的选择适度地改变。
7.3已知在常温下,下列各盐的溶解度,求其溶度积(不考虑水解的影响)(1)AgBr 7.1×10-7mo1·L-1解:AgBr Ag++Br-因此[Ag+]=[Br-]=7.1×10-7溶度积Ksp(AgBr)=(7.1×10-7)×(7.1×10-7)=5.0×10-13(2) BaF2 6.3×10-3 mo1·L-1BaF2Ba2++2F-∴[Ba2+]=6.3×10-3[F-]=2×6.3×10-3溶度积Ksp(BaF2)=[Ba2+][F-]2=(6.3×10-3)×(2×6.3×10-3)2=1.0×10-67.4计算下列溶液中CaC2O4的溶解度解:这道题主要是要了解酸效应及同离子效应对溶解度的影响,这是因为存在着下列平衡:C2O42-+H+HC2O4-HC2O4-+H+H2C2O4而HC2O4-和H2C2O4都不会与Ca2+形成CaC2O4测定。
沉淀的溶解度及其影响因素.
沉淀的溶解度及其影响因素(一)沉淀的溶解度与溶度积当水中存在1∶1型难溶化合物MA 时,MA 溶解并达到饱和状态后,有下列平衡关系:MA MA M +A -+在水溶液中,除了M +、A -外,还有未离解的分子状态的MA。
例如:AgCl 溶于水中AgCl AgCl Ag +Cl -+对于M m A n 型难溶化合物,其溶解平衡如下:M m A n (固) mM n++nA m-S mS nS因此其溶度积表达式为:K sp =[M n+]m [A m-]n =(mS)m (nS)n = m m n n S m+n例如Ca 3(PO 4)2在水中存在如下关系:Ca 3(PO 4)2 3Ca 2++2PO -34S 3S 2SKsp=[Ca 2+]3[PO -34]2=(3s)3(2s)2= 108S 5 Ca 3(PO 4)2沉淀在水中的溶解度为5232310823SP SP K K S =⨯=+ (二)影响沉淀溶解度的因素影响沉淀溶解度的因素很多,如同离子效应、盐效应、酸效应、配位效应等。
此外,温度、介质、沉淀结构和颗粒大小等对沉淀的溶解度也有影响。
现分别进行讨论。
1、同离子效应组成沉淀晶体的离子称为构晶离子。
当沉淀反应达到平衡后,如果向溶液中加入适当过量的含有某一构晶离子的试剂或溶液,则沉淀的溶解度减小,这种现象称为同离子效应。
例如以BaSO 4重量法测Ba 2+时,若加入等物质的量的沉淀剂SO -24,则BaSO 4的溶解度为:在200mL 溶液中BaSO 4的损失量为:1.0×10-5mol/L×200mL×233.4g/mol=0.5mg 超过称量误差若加入过量H 2SO 4,使沉淀后溶液中的[SO -24] =0.010 mol/L,则溶解度为: S ‘=[Ba 2+]=Ksp/[ SO -24]=1.1×10-8 mol/L在200mL 溶液中的损失量为:1.1×10-8 mol/L×200mL×233.4g/ mol=0.0005mg 远远小于称量误差因此,在实际分析中,常加入过量沉淀剂,利用同离子效应,使被测组分沉淀完全。
沉淀的溶解度及其影响因素
二、沉淀的溶解度及其影响因素沉淀溶解是沉淀形成的相反过程。
构晶离子聚集形成沉淀,获得晶格能,晶格能越大,沉淀越完全。
但占据沉淀表面位点的溶质仍有未饱和的键存在,溶剂分子与固体表面的溶质的相互作用,易于使其溶剂化回到溶液中,导致沉淀的溶解。
(一)溶解度、溶度积和条件溶度积 1. 溶解度s对于1∶1型沉淀MA ,在水中存在下列平衡:MA (S) ⇌ MA (水) (M +A -) ⇌ M + + A -MA 的溶解度 s = [MA (水)]+[M +] = [MA (水)] + [A -] = s 0 + [M +] = s 0 + [A -]式中: s 0 为分子溶解度或固有溶解度。
例如,AgCl 溶于水中对于有些物质可能是离子化合物(mM n+ nA m-),如CaSO 4溶于水中因许多沉淀物的固有溶解度 S 0 都比较小,所以在计算时一般可忽略s 0 的影响( s 0一般在10-6 ~10-9 mol·L -1 之间), 所以 s ≈ [M +] = [A -] 2. 溶度积若忽略s 0,则 0sp M A K a a +-= ,称为微溶化合物的活度积常数,简称活度积。
溶度积 0[][]spM A sp M AM Aa a K K M A γγγγ+-+-+-+-===s =[M]=[A],s 2=[M][A]=K sp当溶液的浓度较稀时K ap K sp但在溶液中有强电解质存在,离子强度较大时,则应从相应的活度系数计算该条件下的,这时和可能相差较大。
对于M m A n型微溶化合物在水中的沉淀溶解平衡,M m A n的溶解度是指实际溶解出来的M m A n的浓度的总和,用S表示溶解度,则式中和分别表示各种型体的M n+和A m-的溶度的总和。
如果除简单的水合离子外,其它各种形式的化合物均可忽略,则根据M m A n 在水溶液中的沉淀溶解平衡关系,得到3. 条件溶度积对于M m A n沉淀溶解的主反应,还可能存在多种副反应(省略电荷):此时,溶液中金属离子总浓度和沉淀剂总溶度分别为引入相应的副反应系数、,则即称为条件溶度积。
沉淀生成和溶解的条件
沉淀生成和溶解的条件沉淀生成和溶解是化学反应中常见的现象,涉及到物质的相互转化。
本文将从化学反应条件的角度对沉淀生成和溶解进行探讨。
一、沉淀生成的条件1. 反应物浓度:沉淀生成的条件之一是反应物浓度的变化。
当溶液中的反应物浓度超过溶解度时,就会发生沉淀生成。
反之,如果溶解度高于反应物浓度,则不会形成沉淀。
2. 温度:温度也是影响沉淀生成的重要因素。
一般来说,温度升高会促使沉淀生成反应进行得更快。
这是因为温度升高会增加反应物的活动性,使反应物之间的碰撞频率增加,从而加速反应速率。
3. pH值:pH值是指溶液的酸碱性程度,也会影响沉淀生成的过程。
不同的物质在不同的pH值下具有不同的溶解度。
当溶液的pH值发生变化时,可能会导致物质的溶解度发生改变,进而影响沉淀生成的过程。
4. 反应时间:反应时间是指反应物发生化学反应所需要的时间。
有些沉淀生成反应是需要一定时间的,而有些反应则可以迅速生成沉淀。
反应时间的长短取决于反应物的性质以及反应条件。
二、溶解的条件1. 温度:与沉淀生成类似,溶解也受到温度的影响。
一般来说,溶解度随温度的升高而增加。
这是因为温度升高会增加溶质分子的平均动能,使其更容易克服吸引力而脱离溶剂分子,从而增加溶解度。
2. 压力:压力对溶解度的影响相对较小,但在某些情况下也是重要的。
例如,气体溶解在液体中时,压力的增加会使溶解度增加。
这是因为增加压力会增加气体分子与液体分子之间的碰撞频率,从而促进溶解过程。
3. 溶剂性质:溶解的条件还与溶剂的性质有关。
不同的溶剂对溶质的溶解度有不同的影响。
溶剂的极性、溶剂与溶质之间的相互作用力等因素都会影响溶解度。
4. 溶质的性质:溶质的性质也是影响溶解度的重要因素。
溶质的极性、分子大小、电荷等特性都会对溶解度产生影响。
溶质分子越小、极性越大,溶解度通常会越高。
沉淀生成和溶解是化学反应中常见的现象。
沉淀生成的条件包括反应物浓度、温度、pH值和反应时间;溶解的条件包括温度、压力、溶剂性质和溶质性质。
化学反应中的沉淀与溶解度知识点总结
化学反应中的沉淀与溶解度知识点总结化学反应是物质发生变化的过程,其中涉及了许多重要的概念和知识点。
本文将对化学反应中的沉淀与溶解度进行总结,以帮助读者更好地理解这一内容。
1. 沉淀反应沉淀反应是指在两种溶液混合时,生成的产物中有一种或多种是不溶于溶液中的物质,从而在溶液中沉淀下来的反应过程。
这些沉淀物可以是单质、化合物或离子。
2. 沉淀物的生成条件沉淀物的生成与其溶解度有关。
如果溶液中的离子浓度超过了该沉淀物的溶解度,就会生成沉淀物。
以下是沉淀物生成的条件:- 高浓度溶液:当溶液中某种物质的浓度增加时,溶剂无法继续溶解物质,产生过饱和溶液,从而形成沉淀物。
- 温度变化:在一些反应中,溶解物质的溶解度会随着温度的升高或降低而改变。
- 添加沉淀物:当沉淀物作为反应的一部分添加到溶液中时,可以促使更多的沉淀物生成。
3. 溶解度溶解度是指在一定温度下,单位溶剂中能溶解溶质的最大量。
它是不同溶质在相同溶剂中溶解程度的比较指标。
通常用摩尔溶解度表示,单位为mol/L。
4. 影响溶解度的因素溶解度受多种因素影响,包括以下几个方面:- 温度:溶解度一般随着温度的升高而增加,但也有例外情况。
例如,氧气在水中的溶解度随着温度的升高而降低。
- 压力:固体溶解度对压力变化不敏感,而气体溶解度则随压力的增加而增加。
- 溶剂的性质:溶剂的极性与溶解度有关,极性溶剂通常可以溶解极性物质,而非极性溶剂则不易溶解极性物质。
- 溶质的性质:溶质的分子结构和极性也会影响其在溶剂中的溶解度。
例如,极性溶质在极性溶剂中溶解度较高。
5. 溶解度曲线溶解度曲线可以表示在不同温度下溶质的溶解度变化。
典型的溶解度曲线通常是随着温度的升高而递增或递减的。
在溶解度曲线上,可以找到一个特定的温度点,称为饱和温度。
在这个温度下,溶质的溶解度与溶液中已溶质的浓度相平衡。
总结:化学反应中的沉淀与溶解度是重要的概念和知识点。
沉淀反应是指在溶液中沉淀出不溶于溶剂的物质。
沉淀处理的效果受哪些因素影响
沉淀处理的效果受哪些因素影响?
沉淀处理的效果主要决定于沉淀物的溶解度,而影响沉淀物溶解度的因素是很多的,主要有∶
(1)同离子效应的影响水中加入含有共同离子的电解质时,可以使沉淀物的溶解度显著降低,这就是沉淀反应的同离子效应。
在水的沉淀处理中,利用同离子效应,适当加大沉淀剂的用量,加快沉淀处理,使沉淀完全,可以取得明显效果。
(2)盐效应的影响当水中难溶盐存在时,加入强电解质,使得饱和的难溶盐溶液变成不饱和溶液,反而使沉淀物的溶解度增加,这个现象称为盐效应。
因此,在沉淀处理时,要注意避免强电解质的盐类加入,影响沉淀的效果。
(3)酸效应的影响水的酸度对沉淀物溶解度有一定影响,这就是沉淀反应的酸效应。
但这个影响对不同的沉淀物有所不同,如对强酸盐沉淀影响就不大,而在沉淀弱酸盐时,酸度的影响明显。
因此,要使弱酸盐类沉淀,一般尽可能在较低的酸度下进行。
(4)络合效应的影响在沉淀处理中,要尽量避免在水中加入络合剂,因为络合剂往往能与水中被沉淀的离子生成络合物,而增加了沉淀物的溶解度,影响沉淀效果。
(5)水温的影响大多数沉淀物质的溶解反应是吸热反应,溶解度是随着温度的升高而增大,因此,沉淀处理过程要注意水温的变化。
此外,在沉淀处理时,要尽量避免产生胶体溶液,因为胶体溶液会增大溶解度,所以要加一些破胶物质促进胶凝作用。
沉淀在初生成时是“亚稳态”,经一定时间后逐渐转变为“稳定态”。
它们的晶体结构不一样,前者的溶解度比后者大,因此,沉淀处理时,要尽力使其转化为"稳定态",沉淀效果就好。
实验沉淀的原理
实验沉淀的原理实验沉淀是一种常用的分离纯化技术,可以根据溶液中某种物质溶解度的变化,将其从溶液中分离出来,通常是以固体剂的形式沉淀下来。
下面将详细介绍实验沉淀的原理。
一、溶解度和沉淀原理实验沉淀的基本原理是通过改变物质的溶解度来使其从溶液中沉淀下来。
溶解度是指在一定温度下溶质在溶剂中的最大溶解量。
在实验过程中,通过调整一些条件,如温度、浓度等,使溶质的溶解度降低,从而使其过饱和,超过其溶解度限制,从而形成实验沉淀物。
二、实验沉淀的过程实验沉淀的过程主要分为三个阶段:溶解、过饱和和沉淀。
1. 溶解阶段:溶液中的溶质与溶剂发生相互作用,溶质分子被溶剂分子包围,形成一个颗粒很小、分散均匀的溶液。
2. 过饱和阶段:当继续向溶液中加入溶质时,超过了该温度下溶质的溶解度限制,导致溶质无法完全溶解,并且溶液中存在着过饱和状态。
3. 沉淀阶段:过饱和状态下的溶液会出现相变,溶质开始逐渐聚集在一起,由于相互作用力的增强,颗粒逐渐增大,从而形成了沉淀物。
沉淀物的产生是一个动态平衡的过程,同时伴随着溶液中溶剂排向周围。
三、影响实验沉淀的因素实验沉淀的过程受到多种因素的影响,主要包括以下几个方面:1. 温度:溶解度是温度的函数,温度升高会使溶质的溶解度增大,而温度降低会使溶质的溶解度减小。
因此,在实验沉淀过程中,可以通过改变溶液的温度来调节溶质的溶解度,从而控制沉淀物的生成。
2. 浓度:溶质浓度的增加会使溶质的溶解度增大,从而加剧沉淀物的生成。
在实验沉淀中,通过改变溶质浓度可以有效地影响沉淀物的生成。
3. pH值:pH值的改变可以改变物质的溶解度,从而影响沉淀物的生成。
不同物质在不同的pH条件下,具有不同的溶解度,因此,通过改变溶液的酸碱性可以控制沉淀物的生成。
4. 比例:溶液中溶质与溶剂之间的比例也会影响沉淀物的生成。
溶质浓度较低时可能无法形成有效的沉淀物,而溶质浓度过高时可能会导致溶质之间的相互作用过强,难以形成沉淀物。
沉淀完全的程度与影响沉淀溶解度的因素
沉淀完全的程度与影响沉淀溶解度的因素第三节沉淀完全的程度与影响沉淀溶解度的因素利用沉淀反应进行重量分析,要求沉淀反应进行得完全。
而沉淀反应是否完全,则根据反应达到平衡后,溶液中待测组分的量来衡量,也就是说由溶解度 S 的大小来判断。
S 小,则沉淀完全,否则,不完全。
所以,我们必须讨论难溶化合物的 S 及影响因素。
在纯水中 MA 的溶解度 S 一般很小,在无其它电解质的存在下,溶液的离子强度不大,故通常不考虑离子强度的影响,也就是说视γ ? 1 ,一般溶度积表中所列的 KSP ,是在很稀的溶液中没有其它离子存在时的数值。
实际上 S 是随其它离子存在而变化的。
Kap 是一个常数,只与温度有关。
KSP 在一定条件下,才是常数,除与温度有关外,还与外界条件 ( 如 pH ,络合剂,电解质等 ) 有关,也就是说:外界条件影响沉淀的溶解度与溶度积。
二、影响沉淀溶解度的因素:同离子效应、盐效应、酸效应、络合效应、温度、溶剂、沉淀的颗粒大小及结构等。
1 (共同离子效应:当沉淀反应达到平衡后,若向溶液中加入含某一构晶离子的试剂或溶液,则沉淀的溶解度减小,这一效应——称为同离子效应。
若要沉淀完全,溶解损失应尽可能少,实际上绝对不溶的沉淀是不存在的。
对重量分析而言,要求沉淀溶解损失量不超过天秤的误差 0.2mg ,但一般沉淀很少能达到此要求。
显然,这一损失,已达到重量分析的要求,认为沉淀完全。
因此,在重量分析中,常加入过量沉淀剂,以使沉淀进行得完全。
若沉淀剂不易挥发,应过量少些,过量 20 , 50%若沉淀剂易挥发,应过量多些,过量 50 , 100%但是,并不是过量愈多愈好 ! 若过量太多,不仅浪费试剂,还可能引起其它效应 ( 如盐效应、络合效应等 ) ,反而使 S 增大。
2 (盐效应:由于溶液中有强电解质的存在,使得溶液中的离子强度增大,从而导致沉淀溶解度增大的效应——称为盐效应。
例如: AgCl 、 BaSO4 在 KNO3 溶液中溶解度 (25 ? )S0 为在纯水中的溶解度, S 为在 KNO3 的溶解度。
§7-3沉淀的溶解度即其影响因素
1.110 / 4
8
= 1.110-14mol.L-1
4.络合效应
MA沉淀溶解平衡中,同时有络合剂L存
在, 使沉淀溶解度增大.
MA M A
↓
ML
n
S Ksp Ksp ML
有时沉淀剂本身就是络合剂, 此时既有同离子效应,又有 络合效应。
如: AgCl Ag++ClCl-既是沉淀剂,又是络合剂
{ Cl 过量太多时,络合效应占主导,S↑
-
Cl-过量适量时,同离子效应占主导,↓ S
例 计算AgCl在⑴0.1mol/LNH3溶液中⑵ 0.1mol/LCl-溶液中的溶解度.
pK sp 9.75,
Ag ( NH3)2
:
lg 1 3.32, lg 2 7.23
3 AgCl 4
(2).pH=2.00,
1 K a 2 , 2 K a1 K a 2
H H 1 1 1 2 2.26
C O
2
2
4
1 1 H 2 H 10 H
H H
S
K
sp
C O
2
2
4
H
6.0 10 mol/L
4
⑶pH=3.00,
] [(
CO
2
2
4
)] C 2 O4 2 C2O
4 2 H
k sp AH
由于草酸根是弱酸根将发生下列水解反应(酸效应) C 2O4 2 H HC2O4 H H 2C 2O4 由于1 H K a 2 1 , 2 H K a11 K a 2 1 当PH 7.0时,经计算可得 :
沉淀的溶解度及其影响因素(三)
沉淀的溶解度及其影响因素(三)8.2.2.4配位效应若溶液中存在配位剂,它能与生成沉淀的离子形成协作物,将使沉淀溶解度增大,甚至不产生沉淀,这种现象称为配位效应。
例如,用Cl-沉淀Ag+时,会有反应 Ag-+Cl-=AgCl 若溶液中有氨水,则NH3能与Ag+配位,形成[Ag(NH3)2]+配离子因而AgCl在0.01 mol/L氨水中的溶解度比在纯水中的溶解度大40倍。
假如氨水的浓度足够大,则不能生成AgCl沉淀。
又如Ag+溶液中加入Cl-,最初生成AgCl沉淀,但若继续加入过量的Cl-,则C1-能与AgCl配位成[AgCl2]-和[AgC13]2-等配离子,而使AgCl沉淀逐渐溶解。
AgCl在0.01 mol/L HC1溶液中的溶解度比在纯水中的溶解度小,这时同离子效应是主要的;若[Cl-]增到0.05 mol/L,则AgCl的溶解度超过纯水中的溶解度,此时配位效应的影响已超过同离子效应;若[Cl-]更大,则因为配位效应起主要作用,AgCl沉淀就可能不浮现。
因此用C1-沉淀Ag+时,必需严格控制[Cl-]。
应当指出的是,配位效应使沉淀溶解度增大的程度与沉淀的溶度积和形成协作物的稳定常数的相对大小有关,形成的协作物越稳定,配位效应越显著,沉淀的溶解度越大。
综合上面四种效应对沉淀溶解度的影响研究可知,在举行沉淀反应时,对无配位反应的强酸盐沉淀,应主要考虑同离子效应和盐效应的影响。
对弱酸盐或难溶酸盐,多数状况应主要考虑酸效应的影响。
在有配位反应,尤其在能形成较稳定的协作物,而沉淀的溶解度又不太小时,则应主要考虑配位效应的影响。
8.2.2.5其他影响因素 (1)温度绝大部分沉淀的溶解都是吸热过程。
因此,沉淀的溶解度普通随着温度的上升而增大,但不同沉淀增大的程度并不相同。
例如,温度对AgCIA溶解度的影响比较大,对BaSO4的影响不显著,8-1所示。
为了获得较好的沉淀,大多数沉淀过程都在热溶液中举行。
沉淀的溶解度的名词解释
沉淀的溶解度的名词解释沉淀的溶解度是指在一定条件下,溶液中所能容纳的沉淀物的量或浓度的极限。
沉淀是指固体物质在溶液中由于难以溶解而形成的微小颗粒或结晶体。
溶解度则是指在一定温度下,溶液中能够溶解的溶质的最大量或浓度。
沉淀的溶解度是指溶液中存在着沉淀物时,其能够维持的最大沉淀量。
对于某种物质的溶液,沉淀的溶解度取决于多个因素,包括温度、压力、溶剂的选择和溶解物之间的相互作用等。
其中,温度是影响溶解度最为重要的因素。
一般而言,温度升高会提高溶质的溶解度,而温度降低则会降低溶质的溶解度。
这是因为温度的升降会改变分子之间的平均动能,从而影响溶质与溶剂分子的相互作用。
另外,压力也可以对溶解度产生影响,尤其是对气体的溶解度。
根据亨利氏定律,气体在液体中的溶解度随着压力的增加而增加。
这是因为增加压力会增加气体与溶液中的溶剂分子之间的相互作用机会,从而促进溶解。
溶剂的选择也对沉淀的溶解度有着重要作用。
不同的溶剂对于某种物质的溶解度可以有较大的差异。
例如,水可以溶解很多无机盐,但对于有机物来说溶解度较低;而相反,有机溶剂如醇类、醚类等对于有机物的溶解度较高。
此外,溶解物之间的相互作用也会对沉淀的溶解度产生影响。
有些沉淀物在溶液中会发生配位作用或形成络合物,从而提高其溶解度;而有些则会形成不溶性沉淀,溶解度较低。
总的来说,沉淀的溶解度是一个动态平衡过程。
在溶解度极限下,溶液中同时存在着溶质的溶解和沉淀形成的动态过程。
当溶质的浓度达到溶解度时,溶质的溶解速度和沉淀速度相等,达到了动态平衡。
若继续加入溶质,超过了溶解度,溶质则会过饱和,形成新的沉淀。
沉淀的溶解度在工业生产、环境监测、化学分析等方面都具有重要意义。
对于工业生产来说,了解物质的溶解度可用于控制反应的条件和加工工艺;在环境监测中,溶解度的变化可以用于判断盐度和酸碱度等因素对水体的影响;在化学分析中,溶解度的测定可以用于确定溶质的含量和鉴定物质的性质。
总之,沉淀的溶解度是指在一定条件下溶液中所能容纳的沉淀物的量或浓度的极限。
- 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)。
沉淀的溶解度及其影响因素在利用沉淀反应进行重量分析时,要求沉淀反应进行完全,一般可根据沉淀溶解度的大小来衡量。
通常,在重量分析中要求被测组分在溶液中的残留量在0.000 1g 以,即小于分析天平的称量允许误差。
但是,很多沉淀不能满足这个条件。
例如,在1 000 mL水中,BaSO4的溶解度为0.002 3 g, 故沉淀的溶解损失是重量分析法误差的重要来源之一。
因此,在重量分析中,必须了解各种影响沉淀溶解度的因素。
一、沉淀的溶解度当水中存在1: 1型难溶化合物MA时,MA溶解并达到饱和状态后,有下列平衡关系:MA (固)MA (水)M+ + A-式中MA (固) 表示固态的MA,MA (液) 表示溶液中的MA,在一定温度下它的活度积是一常数,即:a (M+)×a (A-) == (7—1)式中a (M+)和a (A-)是M+和A-两种离子的活度,活度与浓度的关系是:a (M+) = (M+) ×ceq(M+);a (A—) = ( A—) ×ceq (A—)(7—2)式中(M+)和( A—)是两种离子的活度系数,它们与溶液中离子强度有关。
将式( 7 - 2 )代入(7 – 1 )得(M+) ceq(M+)·( A-) ceq(A-) = (7—3)故= ceq(M+)·ceq(A—) = (7—4)称为微溶化合物的溶度积常数,简称溶度积。
在纯水中MA的溶解度很小,则ceq(M+) = ceq(A—) = so(7—5)ceq(M+)·ceq(A—) = so2 =(7—6)上二式中的so是在很稀的溶液,没有其他离子存在时MA的溶解度,由so所得溶度积非常接近于活度积。
一般溶度积表中所列的是在很稀的溶液中没有其他离子存在时的数值。
实际上溶解度是随其他离子存在的情况不同而变化的。
因此溶度积只在一定条件下才是一个常数。
如果溶液中的离子浓度变化不太大,溶度积数值在数量级上一般不发生改变。
所以在稀溶液中,仍常用离子浓度乘积来研究沉淀的情况。
如果溶液中的电解质浓度较大(例如以后将讨论的盐效应对沉淀溶解度的影响),就必须用式 (7 - 3) 来考虑沉淀的情况。
对于其他类型沉淀如MmAn的溶解度公式,根据质量作用定律可推导为:= [ceq (M n+)]m·[ceq (A m-)]n=((7—7)= = = (7—8)在一定温度下,难溶电解质在纯水中都有其一定的溶度积,其数值的大小是由难溶电解质本身的性质所决定的。
外界条件变化,例如酸度的变化、配位剂的存在等,都将使金属离子浓度或沉淀剂浓度发生变化,因而影响沉淀的溶解度和溶度积。
这和配位滴定中,外界条件变化引起金属离子或配位剂浓度变化,因而影响稳定常数的情况相似。
二、影响沉淀溶解度的因素影响沉淀溶解度的因素很多,如同离子效应、盐效应、酸效应及配位效应等。
此外,温度、溶剂、沉淀的颗粒大小和结构,也对溶解度有影响,分别讨论如下。
•同离子效应为了减少溶解损失,当沉淀反应达到平衡后,应加入过量的沉淀剂,以增大构晶离子(与沉淀组成相同的离子)浓度,从而减小沉淀的溶解度。
这一效应称为同离子效应(commom-ion effect)。
对重量分析来说,沉淀溶解损失的量不超过一般称量的精确度(0.2 mg),即处于允许的误差围之。
但一般沉淀很少能达到这要求。
例如用BaCl2使SO42—沉淀成BaSO4,(BaSO4) = 1.1×10—10, 当加入BaCl2的量与SO42—的量符合化学计量关系时,在200 mL溶液中溶解的BaSO4质量为×233× = 0.000 49g = 0.49 mg溶解所损失的量已超过重量分析的要求。
但是,如果加入过量的BaCl2,则可利用同离子效应来降低BaSO4的溶解度。
若沉淀达到平衡时,过量的ceq(Ba2+)= 0.01 mol·L-1,可计算出200 mL溶液中溶解的BaSO4的质量为×233×= 5.1×10-7 g = 0.000 51 mg显然,这已远小于允许沉淀溶解损失的质量,可以认为沉淀已经完全。
因此,在进行重量分析确定沉淀剂用量时,常要求加入过量沉淀剂,利用同离子效应来降低沉淀的溶解度,以使沉淀完全。
沉淀剂过量的程度,应根据沉淀剂的性质来确定。
若沉淀剂不易挥发,应过量少些,如过量20 % ~ 50 %;若沉淀剂易挥发除去,则可过量多些,甚至过量100 %。
必须指出,沉淀剂决不能加得太多,否则可能发生其他影响(如盐效应、配位效应等),反而使沉淀的溶解度增大。
•盐效应在难溶电解质的饱和溶液中,加入其他强电解质, 会使难溶电解质的溶解度比同温度时在纯水中的溶解度增大,这种现象称为盐效应(salt effect)。
例如在强电解质KNO3的溶液中,AgCl、BaSO4的溶解度比在纯水中大,而且溶解度随KNO3的浓度增大而增大,当溶液中KNO3的浓度由0增到0.01 mol·L—1时,AgCl的溶解度由1.28×10—5 mol·L—1增到1.43×10—5 mol·L-1。
发生盐效应的原因是由于离子的活度系数与溶液中加入的强电解质的种类和浓度有关,当溶液中强电解质的浓度增大到一定程度时,离子强度增大而使离子活度系数明显减小。
但在一定温度下,是常数,由(7—4)可看出c (M+) c (A—)必然要增大,致使沉淀的溶解度增大。
因此在利用同离子效应降低沉淀溶解度时,应考虑到盐效应的影响,即沉淀剂不能过量太多。
例1 计算在0.008 0 mol·L—1 MgCl2溶液中BaSO4的溶解度?解:I ==mol·L-1 = 0. mol·L-1查化学手册得:0.56,0.55s = ceq (Ba2+)/cθ= ceq (SO42-)/cθ= == = 1.9×10—5 mol·L—1与在纯水中的溶解度(1.05×10—5 mol·L—1)相比较,则= 181 %即BaSO4在0.008 0 mol·L—1 MgCl2溶液中比在纯水中的溶解度增大81 %。
应该指出,如果沉淀本身的溶解度越小,盐效应的影响就越小,可以不予考虑。
只有当沉淀的溶解度比较大,而且溶解的离子强度很高时,才考虑盐效应的影响。
•酸效应溶液的酸度对沉淀溶解度的影响,称为酸效应(acid effect)。
酸效应的发生主要是由于溶液中H+浓度的大小对弱酸、多元酸或难溶酸等离解平衡的影响。
若沉淀是强酸盐,如AgCl、BaSO4等,其溶解度受酸度影响不大。
若沉淀是弱酸、多元酸盐或氢氧化物时,酸度增大时,组成的阴离子如CO32—、C2O42—、PO43—、SiO32—和OH—等与H+结合,降低了阴离子的浓度,使沉淀的溶解度增大。
反之,酸度减小时,组成沉淀的金属离子可能发生水解,形成带电荷的OH—配合物,于是降低了阳离子的浓度而增大沉淀的溶解度。
下面以计算草酸钙沉淀的溶解度为例,来说明酸度对溶解度的影响。
ceq(Ca2+)×ceq (C2O42—) = (7—9)草酸是二元酸,在溶液中具有下列平衡在不同酸度下,溶液中存在的沉淀剂的总浓度c’(C2O42—)总应为:c’(C2O42—)总 = ceq(C2O42—) + ceq(HC2O4—) + ceq( H2C2O4)能与Ca2+形成沉淀的是C2O42—-,而= (7—10)式中的是草酸的酸效应系数,其意义和EDTA的酸效应系数完全一样。
将式(7—10)代入式 (7—9) 即得:ceq(Ca2+) .c’(C2O42—)总= = (7—11)式中是在一定酸度条件下草酸钙的溶度积,称为条件溶度积。
利用条件溶度积可以计算不同酸度下草酸钙的溶解度。
s (CaC2O4) = ceq (Ca2+) =c’(C2O42—)总 == (7—12)例 2比较CaC2O4在pH为4.00和2.00的溶液中的溶解度。
解:设CaC2O4在pH为4.00的溶液中的溶解度为s1, 已知= 2.0×10—9, H2C2O4的= 5.9×10—2, = 6.4×10—5, 此时= 1 + β1c (H+) +β2 c2 (H+) = 2.56s1 = = 7.2×10—5 mol·L—1同理,设CaC2O4在pH为2.00的溶液中的溶解度为s2,由计算可得:= 185s2 = = 6.1×10—4 mo l·L—1由上述计算可知,沉淀的溶解度随溶液酸度增加而增加。
在pH = 2.00时CaC2O4的溶解损失已超过重量分析要求,若要符合误差允许围,则沉淀反应需在pH = 4 ~ 6的溶液中进行。
•配位效应若溶液中存在配位剂,它能与生成沉淀的离子形成配合物,使沉淀溶解度增大,甚至不产生沉淀,这种现象称为配位效应(complexing effect)。
例如用Cl—沉淀Ag+时,Ag+ + Cl—AgCl若溶液中有氨水,则NH3能与Ag+配位,形成 [ Ag (NH3)2 ]+ 配离子,AgCl在0.01 mol·L—1氨水中的溶解度比在纯水中的溶解度大40倍。
如果氨水的浓度足够大,则不能生成AgCl沉淀。
又如Ag+溶液中加入Cl—, 最初生成AgCl沉淀,但若继续加入过量的Cl—,则Cl—能与Ag+配位成AgCl2—和AgCl32—等配离子,而使AgCl沉淀逐渐溶解。
AgCl在0.01 mol·L—1HCl溶液中的溶解度比在纯水中的溶解度小,这时同离子效应是主要的。
若Cl—浓度增加到0.5 mol·L—1, 则AgCl的溶解度超过纯水中的溶解度,此时配位效应的影响已超过同离子效应;若Cl—再增加,则由于配位效应起主要作用,AgCl沉淀甚至可能不出现。
因此,用Cl—沉淀Ag+时,必须严格控制Cl—浓度。
应该指出,配位效应使沉淀溶解度增大的程度与沉淀的溶度积和形成配合物的稳定常数的相对大小有关。
形成的配合物越稳定,配合效应越显著,沉淀的溶解度越大。
依据以上讨论的共同离子效应、盐效应、酸效应和配位效应对沉淀溶解度的影响程度,在进行沉淀反应时,对无配位反应的强酸盐沉淀,应主要考虑同离子效应和盐效应;对弱酸盐或难溶酸盐,多数情况下应主要考虑酸效应;在有配位反应,尤其在能形成较稳定的配合物,而沉淀的溶解度又不太小时,则应主要考虑配位效应。
除上述因素外,温度、其他溶剂的存在及沉淀本身颗粒的大小和结构,也都对沉淀的溶解度有所影响。
5.其它影响因素(1)温度的影响溶解一般是吸热过程,绝大多数沉淀的溶解度随温度升高而增大。