Лекция 10

Загрязнение твердой фазы микропримесями может происходить согласно установленному правилу, которому подчиняется явление соосаждения. Согласно этому правилу ион элемента при сколько угодно малой концентрации соосаждается с кристаллическими осадками в том случае, если он может изоморфно входить в кристаллическую структуру осадка. Следовательно, если не происходит явление изоморфизма, то микропримеси остаются в жидкой фазе. Существует закон равновесного распределения микропримесей между жидкой и твердой фазами. Согласно этому закону концентрация микропримесей в твердой фазе, которые соосаждаются, пропорциональна их концентрации в жидкой фазе.

С_тв – концентрация примесей в твердой фазе;

С_ж – концентрация примесей в жидкой фазе;

D – коэффициент равновесного распределения.

Исходя из значения D можно определить твердая фаза обогащается примесями или обедняется. Если D>1, твердая фаза обогащается микропримесями, если D<1, то обедняется. Имеется уравнение, которое описывает распределение микропримесей в случае неравновесного их распределения.

d_a, d_b – количество основного вещества и примесей, локализованных на твердой поверхности раздела фаз;

a – основной компонент;

b – микропримесь.

На распределение примесей между твердой и жидкой фазой влияет растворимость основного компонента и микропримеси в жидкой фазе. Существует правило, согласно которому твердая фаза обогащается микропримесью, если соотношение растворимостей основного вещества и примеси больше 1. Если соотношение растворимостей меньше 1, то происходит обеднение твердой фазы примесью.

Основные типы соосаждения.

1. Адсорбция примесей осадком.

Существует такое правило, что твердое вещество адсорбирует те элементы, соединения которых с электроотрицательной частью адсорбирующего вещества малорастворимо в данном растворителе. Сформулирован закон адсорбции: ион элемента при сколь угодно малой концентрации хорошо адсорбируется осадком в том случае, если осадок имеет поверхностный заряд противоположный по знаку заряду адсорбирующегося элемента, а адсорбируемое соединение труднорастворимо в данном растворителе. Адсорбция – сложное физико-химическое явление, для которого характерно наличие как физических, так и химических сил или связей между поверхностью, на которую адсорбируется вещество и адсорбатом. Существуют физические силы между адсорбентом и адсорбатом, и химические. Существуют разнообразные типы адсорбции и в случае адсорбции микропримесей на поверхности твердого вещества выделяют следующие виды:

• адсорбция потенциал определяющих ионов (ПОИ);

• ионообменная адсорбция;

• молекулярная адсорбция;

• мономолекулярная адсорбция.

1. Адсорбция ПОИ.

При данном типе адсорбции адсорбированная примесь в виде иона передает свой заряд твердой фазе и является ПОИ. Адсорбция таких ионов поверхностью осадка зависит от концентрации ПОИ в растворе.

C – концентрация ПОИ в растворе;

Δn – изменение количества;

K – константа процесса адсорбции.

2. Ионообменная адсорбция.

Этот вид имеет место при старении осадков в жидкой фазе, особенно в том случае, если осадок не имеет общих ионов с жидкой фазой. В этом случае во времени происходит обмен ионами, т.е. если какая-то соль образует твердую фазу, а какая-то находится в жидкой фазе, то между ними идет взаимодействие.

3. Молекулярная адсорбция.

Характеризуется адсорбцией ионов на поверхности твердой фазы в эквивалентных количествах.

4. Мономолекулярная адсорбция.

Частный случай молекулярной адсорбции. На поверхности твердой фазы образуется только один слой вещества.

2. Окклюзия.

Локализация микропримесей осуществляется на поверхности твердого вещества и в объеме твердого вещества. Окклюзия примесей осадком включает два явления: образование твердых растворов; захват ионов осадком. Твердые растворы – кристаллические фазы переменного состава, в которых соотношение между компонентами могут изменяться без нарушения однородности. По дисперсности представляют непрерывный ряд от молекулярных растворов до грубых дисперсий.

Методы получения особо чистых веществ.

Химические соединения классифицируются: технические, реактивные (чистые, химически чистые, чистые для анализа).

Особо чистые вещества – соединения, которые применяются для получения технических материалов со специфическими свойствами (электронной проводимостью, люминесценцией).

Любые соединения характеризуются какой-то долей примесей. Среди примесей выделяют химические примеси и физические примеси. Понятие химической примеси объединяет адсорбированные инородные вещества, избыток или недостаток одного из компонентов основного вещества, замену в кристаллической решетке атома атомом другого вещества, который находится внутри ячейки кристаллической решетки, другие модификации, изотопы основного вещества.