1.3. Условия получения чистых осадков и гравиметрических форм

Техника осаждения. Одним из средств предотвращения нежелательных процессов адсорбции ионов является уменьшение поверхности осадка, т. е. получение его в крупнокристаллической форме. Для многих осадков это возможно в том случае, когда осаждение проводят при малом относительном пересыщении (ОП):

(1.3)

где Q – концентрация пересыщенного раствора;

S – растворимость.

Это может быть достигнуто при соблюдении ряда условий:

1 осаждение проводят в разбавленном растворе (<Q);

2 осадитель обычно прибавляют по капле или очень малыми порциями при непрерывном перемешивании раствора стеклянной палочкой (<Q);

3 осаждение ведут в горячем растворе в присутствии веществ, повышающих растворимость осадка (кислот, комплексообразующих агентов)(>S).

После завершения осаждения эти вещества необходимо удалить из раствора, чтобы избежать потерь осадка вследствие повышения растворимости. По этим же причинам фильтрование осадка проводят обычно на холоду !

Если осадка очень мало, то сначала получаются коллоидные растворы, при коагуляции которых образуются студенистые аморфные осадки с сильно развитой поверхностью. В этом случае медленное осаждение не может улучшить качества осадков, так как уже первые порции осадителя приводят к высокой степени ОП в системе. В таких случаях более чистые осадки получаются, если:

1 осаждение проводят концентрированными растворами, которые прибавляют в один прием (коллоидный раствор при этом быстро коагулирует, частицы собираются в более крупные агрегаты и образуют компактный осадок с меньшей поверхностью);

2 осаждение ведут из горячих растворов в присутствии электролитов-коагулянтов;

3 после получения осадка маточный раствор сразу разбавляют и фильтруют для уменьшения количества адсорбированных примесей.

Осаждение из гомогенного раствора. Медленное осаждение из разбавленных растворов при непрерывном перемешивании все-таки не может предотвратить локальных пересыщений. Эффективным средством, позволяющим получить непрерывное, равномер-ное и медленное осаждение, а следовательно, и чистый крупнокристаллический осадок, является осаждение из гомогенных растворов или метод возникающих реагентов. В этом случае осадитель не вносится извне, а медленно образуется в результате определенных процессов непосредственно в том растворе, в котором ведется осаждение. Равномерное появление осадителя во всем объеме раствора и при этом с малой скоростью позволяет полностью избежать локальных пересыщений. Полученные осадки отличаются значительными размерами кристаллов и высокой чистотой.

Особенно удобным является осаждение из гомогенного раствора (Пример 8) осадков, растворимых в кислой среде,  гидроксидов или солей слабых кислот, таких как карбонаты, оксалаты, некоторые сульфиды. В подобных случаях осаждаемые вещества и осадитель смешивают в кислой среде, в которой осадок не образуется. Затем в раствор добавляют вещество, постепенно связывающее ионы водорода. В результате кислотность равномерно и постепенно уменьшается во всем объеме раствора, что создает условия для образования осадков с малым количеством больших кристаллов.

Пример 8. Ион Са²⁺ осаждают оксалат-ионом в виде растворимого в кислотах СаС₂О₄. Поэтому при смешивании в кислой среде растворов, содержащих Са²⁺ и С₂О₄^2, осадок не образуется. Однако, если в раствор добавить карбамид и нагреть до 85100 ^оС, то начнется реакция гидролиза СО(NH₂)₂ + H₂O  2 NH₄⁺ + CO₃^2.

Медленно выделяющийся в растворе аммиак постепенно уменьшает кислотность среды и приводит к осаждению СаС₂О₄. Образуются крупные (до 0,5 мм) и чистые кристаллы.