Раздел 3

Методы разделения и концентрирования

ПРИНЯТЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

D F0 — изохорный потенциал,
 Дж × моль–1

D G0 — энергия Гиббса,
Дж × моль–1

— скорость подвижной фазы, дм3 × мин–1

D Н — теплота испарения, Дж × моль–1

d — диаметр зерна сорбента

dп — длина диффузионного пробега в неподвижной фазе

Dп — коэффициент продольной диффузии

F — число Фарадея, 96500 Кл × моль–1

— электродиализный поток вещества через мембрану

k — константа скорости реакции

Kc — коэффициент селективности

KD — коэффициент распределения

L — длина хроматографической колонки, м

l — расстояние, на которое перемещается компонент

n — число ступеней (тарелок)

N — число теоретических тарелок

Nэфф — число эффективных теоретических тарелок

q — количество вещества, г

R — универсальная газовая постоянная,
8,314 Дж × моль–1 × К–1

Ri — степень выделения (извлечения)

Rs — разрешение хроматографических пиков

tR — время удерживания, мин

ui — подвижность ионов в фазе мембраны

uэ.ф. — электрофоретическая подвижность

V — объем, дм3

VR — объем удерживания, дм3

W — объемные скорости, мл × мин–1

YA — мольная доля компонента А в газовой фазе

zi — заряд иона

Zi — ширина хроматографической полосы

Е — разность потенциалов, В

Kе — фактор удерживания (фактор емкости)

Kконц — коэффициент концентрирования

KМ — степень разделения веществ по молярной массе

Kр — коэффициент разделения

Kэкс — константа экстракции

М — молярная масса

Н — высота, эквивалентная теоретической тарелке или ВЭТТ

ПР0 — термодинамическое произведение растворимости

р — общее давление над смесью жидкостей, Па

рА и рВ — парциальные давления компонентов А и В, Па и — давление насыщенного пара компонентов А и В при данной температуре, Па

рН — отрицательный десятичный логарифм концентрации ионов протония

с — концентрация растворенного вещества, моль × дм–3

Ф — флегмовое число

ХА и ХВ — мольные доли компонентов А и В в растворе

a — коэффициент относительной летучести жидкостей

d — параметр растворимости Гильденбрандта, (кал × см–3)½

e 0 — параметр, характеризующий элюирующую способность подвижной фазы

g i — коэффициент активности

l — коэффициент, учитывающий плотность заполнения колонки

m 0,5 — полуширина пика элюирования

t — продолжительность миграции

 

ПРИНЯТЫЕ СОКРАЩЕНИЯ

ААС — атомно-абсорбционная спектрометрия

АПДК — аммония пирролидиндитиокарбамат, C5H9NS2 × NH3

АЭС — атомно-эмиссионная спектрометрия

БГКП — бактерии группы кишечных палочек

БХ — бумажная хроматография

ВА — вольтамперометрия

ВЭЖХ — высокоэффективная жидкостная хроматография

ГАК — газо-адсорбционное концентрирование

ГАХ — газо-адсорбционная хроматография

ГЖТХ — газо-жидкостно-твердофазная хроматография

ГЖХ — газо-жидкостная хроматография

ГХ — газовая хроматография

ДБДТКК — дибензилдитиокарбаминовая кислота, (C6H5CH2)NCS2H

ДДТКК — диэтилдитиокарбаминовая кислота, (C2H5)2NCS2H

ДМГ — диметилглиоксим,
HON=C(CH3)–C(CH3)=NOH

ДОЕ — динамическая обменная емкость

ЖАХ — жидкостно-адсорбционная хроматография

ЖГАХ — жидкостно-газо-адсорбционная хроматография

ЖГХ — жидкостно-газовая хроматография

ЖЖХ — жидкостно-жидкостная хроматография

ЖТХ — жидкостно-твердофазная хроматография

ИВА — инверсионная вольтамперометрия

ИОХ — ионообменная хроматография

ИПХ — ион-парная хроматография

ИС — ионообменные смолы

ИСП-АЭС — атомно-эмиссионная спектрометрия с индуктивно-связанной плазмой

ИХ — ионная хроматография

МСВИ — масс-спектрометрия вторичных ионов

НАА — нейтронно-активационный анализ

НОММ — номинально отсекаемая молярная масса

П — потенциометрия

ПАВ — поверхностно-актвиные вещества

ПАН — 1-(2-пиридилазо)-2-нафтол, C15H11N3O

ПДТКК — пирролидиндитиокарбаминовая кислота (C4H9N)CS2H

ПИД — пламенно-ионизационный детектор

ПОЕ — полная обменная емкость

ПППФ — поточное проточное фракционирование в поперечном поле

ППФ — проточное фракционирование в поперечном поле

ПР — произведение растворимости

СЕ — сорбционная емкость

СКФЭ — сверхкритическая флюидная экстракция

СППФ — седиментационное проточное фракционирование в поперечном поле

СФХ — сверхкритическая флюидная хроматография

Т — титриметрический анализ

Тв — турбидиметрия

ТППФ — термическое проточное фракционирование в поперечном поле

ТСХ — тонкослойная хроматография

ТФЭ — твердофазная экстракция

Ф — фотометрия

ФКП — фаги кишечных палочек

Фл — флуориметрия

ХМА — хроматомембранная абсорбция

ХМГЭ — хроматомембранная газовая экстракция

ХМЖЭ — хроматомембранная жидкостная экстракция

ХМК — химически модифицированные кремнеземы

ЧАО — четвертичные аммониевые основания

ЭДТА — этилендиаминтетрауксусная кислота

ЭППФ — электрическое проточное фракционирование в поперечном поле

ЭХ — экстракционная хроматография

PDC — пирролидиндитиокарбамат, C5H8NS2

TR — редкоземельные элементы

 

Основные термины и количественные характеристики методов разделения

Разделение — процесс или операция, когда в результате из исходной смеси веществ получается несколько фракций ее компонентов в индивидуальном виде или в виде смесей с новым качественным и количественным составом.

Концентрирование (в технологических процессах синоним — обогащение) — процесс или операция повышения содержания целевых, т.е. выделяемых веществ по отношению к матрице.

Матрицавещество, в среде которого находятся выделяемые компоненты, как правило вода или водные растворы.

Концентрирование — частный случай разделения. Выделение в самостоятельное направление объясняется спецификой его целей. В аналитической химии цель разделения — обеспечение возможности определения веществ неселективными методами или их получение в препаративных целях; цель концентрирования — снижение нижней границы диапазона определяемых концентраций и упрощение необходимых методов определения. Общая цель — экономическая: удешевление оборудования, необходимого для конечного определения целевых компонентов, и снижение требований к квалификации персонала, необходимого для его обслуживания.

Общие характеристики методов разделения и концентрирования выражаются через соответствующие коэффициенты:

Здесь Kр — коэффициент разделения; Kконц — коэффициент концентрирования; q — количество вещества: i — выделяемого, j — отделяемого, в исходной смеси – «исх» и в конечном препарате – «кон».

Степень выделения:

.

Классификация методов разделения

Все методы разделения в зависимости от уровня однородности состава исходной смеси веществ подразделяются на методы разделения гетерогенных (макроскопически неоднородных) и гомогенных (макроскопически однородных) смесей.

Разделение гетерогенных смесей веществ производится в зависимости от агрегатного состояния, фазового или дисперсного состава образующих их компонентов. Эти методы, как правило, основаны на различиях в физических свойствах веществ. Для сплошных сред эти свойства — плотность и вязкость, для дисперсных — масса, размеры и форма частиц. К этой группе методов разделения относятся: фильтрация, седиментация, центрифугирование, флотация и т. п. Целью разделения гетерогенных смесей является фракционирование частиц по агрегатному состоянию, фазовому составу и степени дисперсности. Методы разделения гетерогенных смесей веществ, как правило, обеспечивают высокую эффективность разделения на фракции, отличающиеся по агрегатному состоянию. Разделение по фазам твердотельных смесей или разделение частиц различной дисперсности и плотности сводится к получению обогащенных фракций. Наибольший интерес к этой группе методов проявляется в промышленном производстве при переработке полезных ископаемых, при очистке водных сбросов и газоаэрозольных выбросов промышленных предприятий и т.п.

Принципиальные ограничения по селективности сужают область применения методов разделения гетерогенных смесей веществ в аналитической химии до некоторых операций на стадиях предварительной подготовки проб и выделения конечных продуктов. В качестве важнейших из них можно упомянуть отделение осадка от раствора, фракционирование по размерам частиц при определении форм существования токсичных примесей в природных водах. Оставаясь важнейшими элементами аналитических процедур, эти методы выполняют вспомогательную роль, не решая проблем разделения смесей веществ на индивидуальные компоненты. Из перечисленных выше методов разделения гетерогенных смесей фильтрация, седиментация и центрифугирование хорошо известны как с точки зрения физических принципов, на которых они основаны, так и с точки зрения областей применения в анализе. Особое место среди этой группы методов занимает флотация, имеющая свои области применения в аналитической химии.

Флотация

Флотация — это метод разделения смесей твердых частиц веществ, основанный на различии в их смачивании. Она широко распространена в гидрометаллургии как высокоэффективный способ обогащения полезных ископаемых — руд, минералов после их предварительного измельчения.

Для этого водную суспензию измельченного сырья обрабатывают реагентами-собирателями (анионо- и катионоактивными, а также неионогенными поверхностно-активными веществами), которые адсорбируются на поверхности частиц извлекаемого компонента и понижают их смачиваемость. Затем через суспензию пропускают воздух в виде мелких пузырьков и флотируют извлекаемые микрокомпоненты. В присутствии реагентов-вспенивателей (соединений, способных адсорбироваться на границе вода – воздух и умеренно стабилизирующих пену) над поверхностью суспензии образуется довольно устойчивый слой пены, обогащенной извлекаемыми микрокомпонентами. В суспензию могут быть также введены реагенты-подавители, или депрессоры, предотвращающие прилипание пузырьков воздуха к балластным веществам и вынос их в концентрат, активаторы для увеличения адсорбции собирателей и их гидрофобизирующего действия, регуляторы кислотности среды.

Сущность элементарного акта флотации заключается в следующем. При сближении пузырька газа и гидрофобной твердой поверхности разделяющая их прослойка воды при достижении некоторой критической толщины становится неустойчивой и самопроизвольно разрушается; происходит прилипание пузырька к поверхности частицы и вынос ее в пену над поверхностью суспензии.

Флотацию микрокомпонентов осуществляют в специальных ячейках, которые обеспечивают введение и диспергирование воздуха во взвеси, перемешивание пульпы с воздухом и поддержание флотируемых частиц во взвешенном состоянии, разделение пульпы и пены, удаление и транспортировку полученных продуктов обогащения. Возможности флотационного концентрирования рассматриваются в специальных обзорах, относящихся к 80-м годам XX века, ссылки на которые можно найти в обобщенной монографии [2].

Разделение гомогенных смесей веществ производится на молекулярном, атомарном или изотопном уровне. Все методы разделения гомогенных смесей можно объединить в четыре группы по общности принципов, на которых они основаны:

В рамках каждой группы существует своя классификация по характерным признакам.


3.1. Методы разделения, основанные на образовании выделяемым веществом новой фазы, в зависимости от агрегатного состояния исходной смеси и выделяемых веществ

Таблица 3.1

Внутригрупповая классификация методов разделения, основанных на образовании выделяемым
веществом новой фазы

Агрегатное состояние исходной смеси веществ

Твердое тело

Газ

Жидкость

Жидкость

Осаждение

Отгонка, упаривание, дистилляция, ректификация

Газ

Вымораживание

Вымораживание

Твердое тело

Возгонка, отгонка в парах реагента

Селективное растворение

Примечание. Осаждение, отгонка и селективное растворение основаны на химических превращениях выделяемых веществ; упаривание, дистилляция, ректификация, вымораживание — на физических фазовых переходах в результате изменения температуры.

3.1.1. Осаждение

Разделение происходит за счет образования малорастворимых соединений одним или несколькими компонентами раствора при их взаимодействии с вводимыми в раствор или генерируемыми в нем веществами-реагентами и последующего отделения осадка от маточного раствора одним из методов разделения гетерогенных смесей: фильтрацией, центрифугированием или седиментацией. Существует несколько классов малорастворимых химических соединений, реакции образования которых используются для разделения веществ методом осаждения из водных растворов:

Коэффициент разделения и степень извлечения целевых компонентов определяются растворимостью образующихся соединений. Важнейшая характеристика — произведение растворимости (ПР). Для реакции

mAn+ + nBm « AmBn ПР = [An+]m[Bm]n.

ПР важнейших малорастворимых веществ приведены в табл. 3.2. Наиболее распространенной формой осадков являются гидрокcиды, образование которых зависит от рН растворов. В табл. 3.3 приведены ориентировочные значения рН начала осаждения различных ионов в виде гидроксидов из кислых растворов; в табл. 3.4 — аналогичные данные для щелочных растворов; в табл. 3.5 приведены значения рН полного осаждения гидроксидов; в табл. 3.6 — перечень реагентов для осаждения гидроксидов, образующихся при указанных в таблице или меньших значениях рН.

Таблица 3.2

Произведения растворимости важнейших малорастворимых соединений [7]

Формула соединения

ПР0

Ac2(C2O4)3

2·10–24

Ac(OH)3 (свежеосажденный)

2,1·10–19

Ac(OH)3 (после старения)

1,3·10–21

Ag3AsO3

1·10–17

Ag3AsO4

1·10–22

AgBO2

4·10–3

AgBr

5,3·10–13

AgBrO3

5,5·10–5

AgC2H3O2

4·10–3

AgCN

1,4·10–16

Ag2CO3

1,2·10–12

Ag2C2O4

3,5·10–14

AgCl

1,78·10–10

AgClO2

2·10–4

AgClO3

5,0·10–2

Ag2CrO4

1,1·10–12

Ag2Cr2O7

1·10–10

Ag3Co(CN)6

3,9·10–26

Ag3Fe(CN)6

1·10–22

Ag4Fe(CN)6

8,5·10–45

Ag2HVO4

2·10–14

AgI

8,3·10–17

AgIO3

3,0·10–8

AgMnO4

1,6·10–3

Ag2MnO4

2,8·10–12

AgN3

2,9·10–9

AgNO2

6,0·10–4

Ag2O (Ag+,OH)

1,95·10–8

AgOCN

2,3·10–7

Ag2PO3F (2Ag+, PO3F2–)

8,9·10–4

Ag3PO4

1,3·10–20

AgReO4

7,95·10–5

Ag2S

6,3·10–50

AgSCN

1,1·10–12

Ag2SO3

1,5·10–14

AgSO3NH2

1·10–1

Ag2SO4

1,6·10–5

AgSeCN

4,0·10–16

Ag2SeO3

9,8·10–16

Ag2SeO4

5,6·10–8

AgVO3

5·10–7

Ag2WO4

5,5·10–12

AlAsO4

1,6·10–16

Al(OH)3:

(Al3+, 3OH)

3,2·10–34

(AlOH2+, 2OH)

3,2·10–25

(H+,)

1,6·10–13

AlPO4

5,75·10–19

Am(OH)3

5,0·10–24

Am(OH)4

1·10–56

AuBr

5,0·10–17

AuBr3

4,0·10–36

AuCl

2,0·10–13

AuCl3

3,2·10–5

AuOH

7,9·10–20

Au(OH)3

3,2·10–43

AuI

1,6·10–23

AuI3

1·10–46

Ba3(AsO4)2

7,8·10–51

Ba(BrO3)2

5,5·10–6

BaCO3

4,0·10–10

BaC2O4

1,1·10–7

BaCrO4

1,2·10–10

BaF2 1,1·10–6
Ba3Fe(CN)6 3·10–8
Ba(IO3)2 1,5·10–9
BaMnO4 2,5·10–10
BaMoO4 4·10–8
Ba(OH)2 5,0·10–3
Ba3PO4F 4·10–7
Ba3(PO4)2 6·10–39
Ba2P2O7 3·10–11
BaPt(CN)4 4·10–3
Ba(ReO4)2 5,25·10–2
BaSO3 8·10–7
BaSO4 1,1·10–10
BaS2O3 1,6·10–5
BaSeO4 5·10–8
Be(OH)2:
(Be2+, 2OH) 4,9·10–22
(BeOH+, OH) 1,95·10–13
BiAsO4 2,8·10–10
Bi2(C2O4)3 4·10–35
BiI3 8,1·10–19
BiOCl:
(BiO+, Cl) 7·10–9
(BiOCl+H2O = Bi3++2OH+ Cl) 1,8·10–31
BiOOH 4·10–10
BiPO4 1,3·10–23
Bi2S3 1·10–97
Ca3(AsO4)2 6,8·10–19
CaC4H4O4 7,7·10–7
CaCO3 3,8·10–9
CaC2O4 2,3·10–9
CaCrO4 7,1·10–4
CaF2 4,0·10–11
CaHPO4 2,7·10–7
Ca(H2PO4)2 1·10–3
Ca(IO3)2 7,0·10–7
Ca(NH4)2Fe(CN)6 4·10–8
Ca(OH)2:
(Ca2+, 2OH) 6,5·10–6
(CaOH+, OH) 9,1·10–5
Ca3(PO4)2 2,0·10–29
CaPO3F 4·10–3
Ca5(PO4)3OH 1,6·10–58
CaSO3 3,2·10–7
CaSO4 2,5·10–5
CaSeO3 4,7·10–6
CaSiF6 8,1·10–4
CaWO4 9,0·10–9
Cd3(AsO4)3 2,2·10–33
Cd(BO2)2 2,3·10–9
Cd(CN)2 1,0·10–8
CdCO3 1,0·10–12
CdC2O4 1,5·10–8
Cd2Fe(CN)6 4,2·10–18
Cd(NH3)6(BF4)2 2·10–6
Cd(OH)2 (Cd2+, 2OH)
(свежеосажденный)
2,2·10–14
Cd(OH)2 (Cd2+, 2OH)
(после старения)
5,9·10–15
Cd(OH)2 (H+,) 2·10–19
CdS 1,6·10–28
CdSeO3 5,0·10–9
CdWO4 2·10–6
Ce2(C2O4) 2,5·10–29
Ce(IO3)3 3,2·10–10
Ce(IO3)4 5·10–17
CeO2 (CeO2+, 2OH) 1·10–20
CeO2 (CeO4+, 4OH) 1,6·10–48
Ce2(SeO3)2 3,7·10–25
Co3(AsO4)2 7,6·10–29
Co(BO2)2 3,2·10–9
CoCO3 1,05·10–10
CoC2O4 6,3·10–8
Co2[Fe(CN)6] 4,8·10–38
Co[Hg(SCN)4] 1,5·10–6
Co(IO3)2 1,0·10–4
Co(NH3)6(BF4)2 4∙10–6
Co(NH3)6(ReO4)2 1,7∙10–12
Co(OH)2 (голубой) 6,3·10–15
Co(OH)2
(розовый, свежеосажденный)
1,6·10–15
Co(OH)2
(розовый после старения)
2,0·10–16
Co(OH)3 4·10–45
a -CoS 4,0·10–21
b -CoS 2,0·10–25
CoSeO3 1,6·10–7
CrAsO4 7,8·10–21

Cr(NH3)6(BF6)3

6,2·10–5

Cr(NH3)6(MnO4)3

4,0·10–8

Cr(NH3)6(ReO4)3

7,7·10–12

Cr(NH3)6(SO3F)3

4,3·10–4

Cr(OH)2

1,0·10–17

Cr(OH)3(Cr3+, 3OH)

6,3·10–31

(CrOH2+, 2OH)

7,9·10–21

(H+, )

4,0·10–15

CrPO4 (фиолетовый)

1,0·10–17

CrPO4 (зеленый)

2,4·10–23

Cs[AuCl4] (Cs+, )

1·10–3

CsBF4 (Cs+, )

2·10–5

CsBH4 (Cs+, )

2,5·10–7

CsBrO3

2·10–2

CsClO3

4·10–2

CsClO4

4·10–3

Cs3[Co(NO2)6]

5,8·10–16

Cs[HgCl3]

2·10–3

CsIO3

1,0·10–2

CsIO4

4,4·10–3

CsMnO4

9,1·10–5

Cs2PtCl6

3·10–8

Cs2PtF6

2,4·10–6

CsReO4

4,0·10–4

Cs2SiF6

1,3·10–5

Cs2SnCl6

3,6·10–8

Cu3(AsO4)2

7,6·10–36

CuBr

5,25·10–9

CuCN

3,2·10–20

CuCO3

2,5·10–10

CuC2O4

3·10–9

CuCl

1,2·10–6

CuCrO4

3,6·10–6

Cu2[Fe(CN)6]

1,3·10–16

CuI

1,1·10–12

Cu(IO3)2

7,4·10–8

CuN3

5,0·10–9

Cu2O

1·10–14

Cu(OH)2:

(Cu2+, 2OH)

8,3·10–20

(CuOH+, OH)

8,3·10–12

(H+, )

1·10–19

Cu2(OH)2CO3 (малахит)

1,7·10–34

Cu3(OH)2(CO3)2 (азурит)

1,1·10–46

Cu2P2O7

8,3·10–16

CuS

6,3·10–36

Cu2S

2,5·10–48

CuSCN

4,8·10–15

CuSe

1·10–49

CuSeO3

1,7·10–8

CuWO4

1·10–5

FeAsO4

5,8·10–21

FeCO3

3,5·10–11

FeC2O4

2·10–7

Fe4[Fe(CN)6]3

3,0·10–41

Fe(OH)2:

(Fe2+, 2OH)

7,1·10–16

(FeOH+, OH)

2,2·10–11

(H+, )

8·10–20

Fe(OH)3 (Fe3+, 3 OH)
(свежеосажденный)

6,3·10–38

Fe(OH)3 (Fe3+, 3OH)
(после старения)

3,2·10–40

Fe(OH)3:

(, OH)

6,8·10–18

(Fe(OH)2+, 2OH)

2·10–28

FePO4

1,3·10–22

FeS

5·10–18

FeS2 (Fe2+, )

6,3·10–31

FeSe

1·10–26

Fe2(SeO3)3

2·10–31

Ga4[Fe(CN)6]

1,5·10–34

Ga(OH)3:

(Ga3+, 3OH)

1,6·10–37

(H+, )

2,5·10–11

GeO2 (Ge4+, 4OH)

1·10–57

GeS

3·10–35

HfO(OH)2 (HfO2+, 2OH)

4·10–26

Hg2Br2 (, 2Br)

5,8·10–23

Hg2CO3 (, )

8,9·10–17

Hg2C2O4 (, )

1·10–13

Hg2Cl2 (, 2Cl)

1,3·10–18

Hg2CrO4(, )

5,0·10–9

Hg2I2(, 2I)

4,5·10–29

Hg2(IO3)2(, )

2,45·10–14

Hg2HPO4(, )

4,0·10–13

Hg2O (, 2OH)

1,6·10–23

HgO (Hg2+, 2OH)

3,0·10–26

HgS (черный)

1,6·10–52

HgS (красный)

4,0·10–53

Hg2S (, S2–)

1·10–47

Hg2(SCN)2 (, 2SCN)

3,0·10–20

Hg2SO3 (, )

1·10–27

Hg2SO4(, )

6,8·10–7

HgSe

1·10–59

Hg2SeO3 (, )

6,3·10–15

Hg2WO4 (, )

1,1·10–17

In4[Fe(CN)6]

1,9·10–44

In(IO3)2

3·10–3

In(OH)3:

(In3+, 3OH)

1,2·10–37

(In(OH)2+, 2OH)

1,2·10–27

(H+, )

1·10–16

In2S3

5,75·10–74

IrO2 (Ir4+, 4OH)

1,6·10–72

Ir2O3 (2Ir3+, 6OH)

2·10–48

IrS2

1·10–75

K3[AlF6]

1,6·10–9

K[BF4]

2·10–3

K[BH4]

1,3· 10–3

K[(C6H5)4B]

2,25·10–8

KClO4

1,1·10–2

K3[Co(NO2)6]

4,3·10–10

K2Cu2[Fe(CN)6]

2,2·10–27

K2[GeF6]

3,0·10–5

K2[HfF6]

2·10–3

K2[IrCl6]

6,8·10–5

KIO4

8,3·10–4

K2Na[Co(NO2)6]

2,2·10–11

K2[PdCl4]

1,6·10–5

K2[PdCl6]

6,0·10–6

K2[PtCl4]

8·10–3

K2[PtCl6]

1,1·10–5

K2[PtF6]

2,9·10–5

KReO4 1,9·10–3
K2[SiF6] 8,7·10–7
K2[TiF6] 5·10–4
K2[ZrF6] 5·10–4
La(BrO3) 3·10–3
La2(CO3)3 4·10–34
La2(C2O4)2 1·10–25
La(IO3)3 6,2·10–12
La2(MoO4)3 2,2·10–21
La(OH)3 (свежеосажденный) 6,5·10–20
La(OH)3 (после старения) 2,0·10–22
La2S3 2,0·10–13
La2(SO4)3 3·10–5

Li2CO3

4,0·10–3

LiF

1,7·10–3

LiOH

4·10–2

Li3PO4

3,2·10–9

Mg(AsO4)3

2,1·10–20

MgCO3

2,1·10–5

MgF2

6,5·10–9

Mg(IO3)2

3·10–3

MgK2[Fe(CN)6]

5·10–9

Mg(NH4)2[Fe(CN)6]

4·10–8

MgNH4PO4

2,5·10–13

Mg(OH)2 (свежеосажденный)

6,0·10–10

Mg(OH)2 (после старения):

(Mg2+, 2OH)

7,1·10–12

(MgOH+, OH)

2,6·10–9

Mg3(PO4)2

1·10–13

MgSO3

3·10–3

MgSeO3

4,4·10–6

Mn(AsO4)3

1,9·10–29

MnCO3

1,8·10–11

MnC2O4

5·10–6

Mn2[Fe(CN)6]

7,9·10–13

MnNH4PO4

1·10–12

Mn(OH)2:

(Mn2+, 2OH)

1,9·10–13

(MnOH+, OH)

4,9·10–10

(H+, )

1·10–19

Mn(OH)3

1·10–36

Mn(OH)4

1·10–56

MnS (телесного цвета)

2,5·10–10

MnS (зеленый)

2,5·10–13

MnSeO3

5,4·10–8

Mo(OH)

1·10–56

(NH4)3AlF6

1·10–3

(NH4)3[Co(NO2)6]

7,6·10–6

(NH4)2IrCl6

3·10–5

(NH4)2PtCl6

9·10–5

Na3AlF6

4,1·10–10

Na2BeF6

7·10–3

NaIO4

3·10–3

NaSb(OH)6

4·10–8

Na2SiF6

2,8·10–4

Ni3AsO4

3,1·10–26

Ni(BO3)2

2·10–9

Ni(C4H7O2N2)2
(диметилглиоксимат)

2,3·10–25

Ni(CN)2

3·10–23

NiCO3

1,3·10–7

NiC2O4

4·10–10

Ni(ClO3)2

1·10–4

Ni2[Fe(CN)6]

1,3·10–15

Ni(IO3)2

1,4·10–8

Ni(NH3)6(BF6)2

1·10–6

Ni(NH3)6(ReO4)2

5,1·10–4

Ni(OH)2 (свежеосажденный)

2,0·10–15

Ni(OH)2 (после старения)

6,3·10–18

Ni2P2O7

1,7·10–13

a -NiS

3,2·10–19

b -NiS

1·10–24

g -NiS

2,0·10–26

NiSeO3

1,0·10–5

NpO2(OH)2:

(, 2OH)

5,0·10–23

Pb3(AsO4)2

4,1·10–36

Pb(BO2)2

1,7·10–11

PbBr2

9,1·10–6

Pb(BrO3)2

8,0·10–6

PbCO3

7,5·10–14

PbC2O4

4,8·10–10

PbCl2

1,6·10–5

PbClF

2,8·10–9

PbCrO4

1,8·10–14

PbF2

2,7·10–8

Pb2[Fe(CN)6]

9,55·10–19

PbI2

1,1·10–9

Pb(IO3)2

2,6·10–13

PbMoO4

4,0·10–6

Pb(N3)2

2,6·10–9

PbO2 (Pb4+, 4OH)

3,0·10–66

Pb3O4 (2Pb2+, )

5,3·10–51

Pb(OH)2 (Pb2+, 2OH) (желтый)

7,9·10–16

Pb(OH)2 (Pb2+, 2OH) (красный)

5·10–16

(PbOH+, OH)

1,0·10–9

(H+, )

3,2·10–16

PbOHBr

2·10–15

Pb2(OH)2CO3

3,5·10–46

PbOHCl

2·10–14

Pb3(PO4)2

7,9·10–43

Pb5(PO4)3Cl

7,5·10–80

PbPO3F

1·10–7

PbS

2,5·10–27

Pb(SCN)2

2,0·10–5

PbSO4

1,6·10–8

PbS2O3

4,0·10–7

PbSe

1·10–38

PbSeO3

3·10–12

PbSeO4

1,45·10–7

PbWO4

4,5·10–7

Pd(OH)2

1·10–31

Pd(OH)4

6,5·10–71

Po(OH)4

6,3·10–52

PoS

5·10–29

Po(SO4)2

2,6·10–7

PtBr4

3·10–41

PtCl4

8,0·10–29

PtO2 (Pt4+, 4OH)

1,6·10–72

Pt(OH)2

1·10–35

PtS

8·10–73

Pu(IO3)4

5·10–13

PuO2CO3

1,7·10–13

Pu(OH)3

2,0·10–20

Pu(OH)4

3,2·10–50

PuO2OH (, OH)

5·10–10

PuO2(OH)2 (, 2OH)

2,3·10–20

Ra(IO3)2

8,8·10–10

Ra(NO3)2

6,2·10–3

RaSO4

4,3·10–11

RbBF4

1·10–3

RbBH4 2,5·10–4

RbBrO3

2·10–2

RbClO4

2,5·10–3

Rb3[Co(NO2)6]

1,48·10–15

RbIO4

5,5·10–4

RbMnO4

2,9·10–3

Rb2[PrCl6]

9·10–8

Rb2[PtF6]

7,6·10–7

RbReO4

9,6·10–4

RbSiF6

5·10–7

Rb2TiF6

5,5·10–5

Rh2O3 (Rh3+, 3OH)

3,2·10–40

Ru2O3 (Ru3+, 3OH)

1·10–38

Ru(OH)4

1·10–49

Sb2O3:

(Sb3+, 3OH)

1,7·10–38

(SbO+, OH)

2,5·10–19

(3H+, H2SbO3–)

1,3·10–12

Sc(OH)3

5,0·10–37

SnI2

8,3·10–6

Sn(OH)2

 

(Sn2+, 2OH)

6,3·10–27

(SnOH+, OH)

2,5·10–16

(H+, )

1,3·10–15

Sn(OH)4

1·10–57

SnS

2,5·10–27

Sr3(AsO4)2

1,3·10–18

SrCO3

1,1·10–10

SrC2O4

1,6·10–7

SrCrO4

3,6·10–5

SrF2

2,5·10–9

Sr(IO3)2

3,3·10–7

SrMnO4

2·10–7

Sr(OH)2

3,2·10–4

Sr3(PO4)2

1·10–31

SrPO3F

3·10–3

SrSO3

4·10–8

SrSO4

3,2·10–7

SrSeO3

4,4·10–6

SrSiF6

1,5·10–2

SrWO4

2,2·10–10

Te(OH)4

2·10–58

Th(C2O4)2

1,1·10–25

Th(IO3)4

2,5·10–15

Th(OH)4 (Th4+, 4OH)

2,0·10–50

Th3(PO4)4

2,6·10–79

Th(SO4)2

4·10–3

Ti(OH)4 (Ti4+, 4OH)

6,3·10–52

TlBr

3,9·10–6

TlBrO3

1,7·10–4

Tl2CO3

4·10–3

Tl2C2O4

2·10–4

TlCl

1,7·10–4

TlClO4

4·10–2

Tl3[Co(NO2)6]

1,0·10–16

Tl2CrO4

9,8·10–13

Tl4[Fe(CN)6]

5·10–10

TlI

5,75·10–8

TlIO3

3,1·10–6

TlN3

2,2·10–4

Tl(OH)3

1,3·10–46

Tl3PO4

6,7·10–8

Tl2[PtCl6]

4·10–12

TlReO4

1,2·10–5

Tl2S

5,0·10–21

TlSCN

1,7·10–4

Tl2SO3

6,3·10–4

Tl2SO4

4·10–3

Tl2S2O3

2,0·10–7

TlVO3

5,5·10–9

Tl4V2O7

2,6·10–19

UO2CO3

1,9·10–12

UO2C2O4

2·10–4

(UO2)[Fe(CN)6]

7,1·10–14

UO2HAsO4

3,2·10–11

UO2HPO4

2,14·10–11

UO2(IO3)2

3·10–8

UO2KAsO4

2,5·10–23

UO2KPO4

7,8·10–24

UO2NH4AsO4

1,7·10–24

UO2NH4PO4

4,4·10–27

UO2NaAsO4

1,3·10–22

U(OH)3

1·10–19

U(OH)4

6,3·10–55

UO2(OH)2

4,0·10–23

VO(OH)2

1,9·10–24

V2O5 (VO2+, 2OH)

1,6·10–15

(VO)3(PO4)2

8·10–25

W(OH)4

1·10–50

Zn3(AsO4)2

1,3·10–28

Zn(CN)2

2,6·10–13

ZnCO3

1,45·10–11

ZnC2O4

2,75·10–8

Zn2[Fe(CN)6]

2,1·10–16

Zn[Hg(SCN)4]

2,2·10–7

Zn(IO3)2

2,0·10–8

Zn(OH)2:

(Zn2+, 2OH)

1,4·10–17

(ZnOH+, OH)

1,4·10–11

Zn3(PO4)2

9,1·10–33

ZnS (сфалерит)

1,6·10–24

ZnS (вюрцит)

2,5·10–22

ZnSe

1·10–31

ZnSeO3

1,9·10–8

Zr(OH)4:

(Zr4+, 4OH)

7,9·10–55

(, 2OH)

2,0·10–25

Zr3(PO4)4

1·10–132

Таблица 3.3

Последовательный ряд осаждения гидроксидов из кислых растворов
 (с концентрацией металлов 1 моль ∙ дм–3 ) [1]

pH начала осаждения

Осаждаемые ионы (точные значения pH)

≈ 0

Sb(III), Sb(V), Sn(IV), Mo(VI), W(VI), Ge(IV), Ti(IV)

≈ 1

Nb(V), Ta(V)(0,6), Ce(IV)(1,2), Tl(III)

≈ 2

Os(IV), Zr(IV), Hf(IV), Sn(II), Fe(III)(2,3), Hg(II), Bi(III) (из хлоридов)

≈ 3

Hg(I), Ga(II), In(III), Th(IV) (3,5)

≈ 4

Al(III), U(IV), Ir(VI), Ti(III)

≈5

Cr(III), Mn(IV), Bi(III), U(VI)

≈ 6

Cu(II)(5,5), Be(II), Sc(III)(5,9), Zn(II), Ru(III), Rh(III) и Pd(II) (из Cl-комплексов; Pt при этом не осаждается) Lu(III)(6,1); Yb(III)(6,3); Tu(III)(6,4); Er(III)(6,5)

≈ 7

Y(III), Sm(III), Eu(III), Gd(III)(6,8); Nd(III)(7,3); Pr(III)(7,4); Ce(III)(7,6); La(III)(7,8); Fe(II), Ni(II), Co(II), Pb(II)(7,8)

≈ 8

Ag(I)(8,0); Cd(II), La(III)(7,8)

≈ 9

Mn(II)(8,7)

≈ 10

Mg(II)

> 12

Ca(II)(12); Sr(II)(14); Ba(II)(14) (при большой концентрации бария)

Таблица 3.4

Последовательный ряд осаждения гидроксидов из щелочных растворов [1]

pH начала
осаждения

Осаждаемые ионы (точные значения pH)

> 12

Nb(V), Ta(V)(12,6); Pb(II)

≈ 12

Zn(II), Be(II)(12,0);

≈ 11

Al(III), Sb(III)(11), Sn(II) и Sn(IV), Cr(III)(11,5)

≈ 10

Ga(III)(9,7)

≈ 9

Mo(VI), W(VI)(9,0)

Таблица 3.5

рН количественного осаждения гидроксидов [1]

Ион

Ион

Ag(I)

11–13

Hg(II)

5–12

Al(III)

5–7,5

In(III)

6–10

Be(II)

7–10

La(III)

≈ 14

Bi(III)

7–8

Mg(II)

> 11

Ca(II)

³ 14

Mn(II)

10–14

Ce(IV)

3–(> 10)

Ni(II)

9–(> 10)

Ce(III)

8–(> 10)

Pb(II)

9–10

Cd(II)

> 9

Sn(II)

1–13

Co(II)

9 –14

Sn(IV)

4–10

Cr(III)

6–11

Ta(V)

6–(> 10)

Cu(II)

8–(> 10)

Th(IV)

4–10

Fe(III)

4–14

Ti(IV)

> 2

Fe(II)

9–14

U(VI)

≈ 8

Ga(III)

4–10

Zn(II)

8–10

Hf(IV)

4–(> 10)

Zr(IV)

4–(> 10)

Таблица 3.6

Реагенты для осаждения гидроксидов [1]

Реагент

Методика осаждения

NH4OH (или NH3·H2O) + NH4Cl

Анализир. р-р (солянокислый) нагреть, добавлять NH3 ·H2O до изменения окраски метилового оранж. или метилового красн.

7–9

CH3COONa + CH3COOH

К анализир. р-ру (слабокисл.), добавить CH3COONa, нагр. до 70 °С

4–6

NaHCO3

К анализир. р-ру (слабокисл.) добавить NaHCO3 до изменения окраски
бромфенолового синего, кипятить

4

Пиридин
C6H5N

Анализир. р-р (нейтрализовать) + NH4Cl нагреть до кипения, добавлять пиридин до изменения окраски метилового красн., + пиридин (в избытке) нагреть

5–6,5

Уротропин
(CH2)6N4

Анализир. р-р (рН = 2–4) нагр. до 30 °С, добавлять NH4Cl, уротропин (в избытке)

5–5,8

Фенилгидразин
C6H5NH–NH2

К анализир. р-ру (слабокисл.) нагреть, добавляют фенилгидразин

≈ 5

Бензоат аммония
C6H5C(O)O–NH4

Анализир. р-р нейтрализовать по метиловому оранж., добавлять СН3СООН, бензоат аммония, нагреть и кипятить

≈ 6

ВаСО3

К анализир. р-ру добавить суспензию свежеприготовленного ВаСО3, взболтать на холоде или при нагревании

7,3

CdCO3

Осаждать как с ВаСО3

6,5

CaCO3

То же

7,5

PbCO3

То же

6,2

ZnO

Взболтать с суспензией ZnO

5,5

MgO

Взболтать с суспензией MgO

10,5

HgO

Взболтать с суспензией HgO

7,4

Na2S2O3

К анализир. р-ру (слабокисл.) добавить Na2S2O3; нагреть

≈ 6

KBrO3 + HBr

Анализир. р-р + реагент (KBrO3 + HBr) кипятить до удаления брома

2,7

KBrO3 + HCl

То же

1,3

Метод осаждения имеет две области применения. Во-первых, это первая стадия гравиметрического анализа, во-вторых, это традиционный способ пробоподготовки для устранения мешающего влияния матричных компонентов анализируемых смесей, применяемый в сочетании с различными методами конечного определения микроэлементов (табл. 3.7).

Обозначения методов определения: ААС — атомно-абсорбционная спектрометрия; АЭС — атомно-эмиссионная спектрометрия; ВА — вольтамперометрия; ИВА — инверсионная вольтамперометрия; МСВИ — масс-спектрометрия вторичных ионов; П — потенциометрия; Т — титриметрический анализ; Тб — турбинометрия; Ф — фотометрия; Фл — флуориметрия.

Таблица 3.7

Устранение мешающего влияния матричных элементов их осаждением [3]

Матрица
Методы определения

Осаждаемая форма

Определяемые микроэлементы

Pb
ААС,
АЭС

Pb(NO3)2
(упаривание)

Ag, Al, Bi, Cd, Co, Cu, Fe, Ga, In, K, Mg, Mn, Na, Ni, Pd, Tl, Zn

Pb
ААС, Ф

PbCl2

Ag, Al, Au, Bi, Cd, Co, Cu, Fe, Ga, In, K, Mg, Mn, Na, Ni, Sb, Tl

Pb
ААС

PbSO4

Al, Cd, Co, Cu, Ga, In, Mn, Ni, Pd, Zn

Pb
Ф

PbS2O3

Zn

Tl
АЭС, Ф

TlI

Bi, Cd, Co, Cu, Fe, In, Ni, Pb

Hg
ВА, АЭС, Ф

Hg

Bi, Cd, Co, Cu, Fe, Mg, Mn, Ni, Pb, Tl, Zn

Ag
Ф

Ag-амальгама

As, Cd, Cu, Fe, Ga, In, Mn, Ni, Pb, Tl, Zn

Ni
Ф

Перхлорат
гексамминоникеля

Co

Te
Ф, П

TeO2

Cu, Pb

Si
Ge

Na4SiO4 (силикат натрия) или Na2GeO3 (германат натрия)

B

Cu

CuSCN
CuS

Fe, Pb
Cd, Co, Fe, In, Mn, Ni, Pb, Zn