Основные закономерности осаждения химических осадков.

С учетом первой стадии зарождения зародышей, второ й стадии, на которой происходит рост, были обобщены особенности химического осаждения, образования осадков и установлены три общих закономерности. Они связывают размер частиц осадков с условиями осаждения (концентрация растворов, из которых происходит осаждение; продолжительность осаждения).

d τ₁<τ₂<τ₃<τ₄

τ₄

C

1. зависимость размера частиц осадка от концентрации раствора, в котором получается осадок – экстремальная.

2. чем больше время химического осаждения, тем при более низких концентрациях раствора наблюдается максимум, который соответствует максимальному размеру частиц и наоборот, с увеличением концентрации раствора и уменьшением времени осаждения, размер частиц падает.

Существует зависимость размера частиц – концентрации – времени.

05.10.2010Г. Технология тонкого неорганического синтеза. Лекция 3.

2) была выведена на основе результатов исследования, которые были получены при максимальной продолжительности осаждения. Осаждение связывает средний размер частиц с концентрацией растворов.

где d – размер частицы,

С – концентрация,

n – экспериментальная величина.

3. Если данное вещество имеет различную растворимость в ряде растворителей или в ряде дисперсионных сред, то при любой концентрации раствора частицы наименьшего размера будут образовываться в той среде, в которой их растворимость минимальная.

Таким образом, на основе трех закономерностей было сформулировано для осаждения малорастворимых продуктов, при этом предполагается, что осадок или образующиеся продукты имеют хорошие физические свойства, такие как: высокая скорость фильтрации и отмывки и др.

Получили следующую теорию: при химическом осаждении целесообразно использовать разбавленные растворы, осадитель прибавлять медленно и реагирующую смесь интенсивно перемешивать. Это правило перекликается с теорией Габбера, который рассматривал осаждение из пересыщенных растворов. При этом Габбер объяснял зависимость свойств осадка от условия осаждения различной скоростью процессов ориентации или агрегирования.

Согласно Габберу в пересыщенных растворах скорость агрегирования возрастает и, следовательно, возрастает скорость образования агрегатов, которая находится в рентгеноаморфном состоянии. Образуется золь, который переходит в гель и далее при старении геля образуются частицы кристаллизованного продукта. Этим было доказано получение в концентрированных растворах частиц с минимальным размером.

В разбавленных растворах превалирует процесс ориентации, следовательно, он определяет формирование частиц. Ориентация способствует формированию структур упорядоченных (кристаллические продукты).

Далее работы в химическом осаждении продолжил Тананаев. Его целью исследования был поиск условий химического осаждения, при которых образуется минимальный объем осадка. Следовательно, осадок будет иметь высокую скорость отстаивания, которую имеют крупные размеры частиц, т.е. для осаждения в составе которых находятся кристаллические соединения. Он установил, что осадок по объему тем меньше, чем меньше объем раствора из которого проводилось осаждение. Следовательно, Тананаев пришел к выводу, что из концентрированных растворов, объем которых всегда меньше, выпадают осадки, которые быстро уплотняются.

Наблюдения и выводы известны в литературе под названием эффекта Тананаева: увеличение плотности псевдоаморфных осадков с увеличением концентрации раствора.

Исходя из анализа экспериментальных данных он сформулирован два дифференцированных правила химического осаждения. При этом правила распространяются на форму выпадающего осадка. Тананаев разделил все осадки на два типа и тогда согласно Тананаеву: аморфные осадки необходимо осаждать быстро из концентрированных растворов; кристаллические осадки необходимо осаждать медленно из разбавленных растворов.

Далее процесс исследований продолжили и возник вопрос: как осаждать лиофобные и лиофильные осадки. Одно и то же вещество может быть и лиофобным, и лиофильным.

Лиофобные осадки следует осаждать по классическому правилу, т.е. медленно и использовать разбавленные растворы. Лиофильные осадки следует осаждать по правилу Тананаева быстро из концентрированного растворов.

При формировки этих правил исследования не учитывали влияния дисперсионной среды, ионной силы и, следовательно, не учтено коагулирование, воздействие ионной среды, не учтены процессы комплексообразования, которые могут протекать в системе.