Методы разделения и концентрирования
ПРИНЯТЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
D F0 — изохорный потенциал,
D G0 — энергия Гиббса,
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
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, 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 ![]() ![]() 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, 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.
Матрица — вещество, 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:
основанные на образовании выделяемым веществом новой фазы;
основанные на различиях в распределении веществ между фазами;
основанные на различиях, проявляемых веществами при индуцированном переносе из одной фазы в другую через разделяющую их третью фазу (мембранные методы);
основанные на различиях в скорости пространственного перемещения веществ в пределах одной фазы.
В рамках каждой группы существует своя классификация по характерным признакам.
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.
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:
гидроксиды металлов и слабые минеральные кислоты;
соли некоторых минеральных кислот и ацидокомплексов металлов (фториды, хлориды, сульфаты, сульфиды, цианоферраты, хлорплатинаты и т.п.);
соединения с органическими реагентами (хелаты и ионные ассоциаты);
вещества в элементарном состоянии (селен, теллур, благородные металлы).
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–) |
6,3·10–38 |
Fe(OH)3 (Fe3+, 3OH–) |
3,2·10–40 |
Fe(OH)3: |
|
( |
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 ( |
5,8·10–23 |
Hg2CO3 ( |
8,9·10–17 |
Hg2C2O4 ( |
1·10–13 |
Hg2Cl2 ( |
1,3·10–18 |
Hg2CrO4( |
5,0·10–9 |
Hg2I2( |
4,5·10–29 |
Hg2(IO3)2( |
2,45·10–14 |
Hg2HPO4( |
4,0·10–13 |
Hg2O ( |
1,6·10–23 |
HgO (Hg2+, 2OH–) |
3,0·10–26 |
HgS (черный) |
1,6·10–52 |
HgS (красный) |
4,0·10–53 |
Hg2S ( |
1·10–47 |
Hg2(SCN)2 ( |
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
|
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: |
|
( |
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 ( |
5·10–10 |
PuO2(OH)2 ( |
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 |
( |
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 |
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 |
pН |
Ион |
pН |
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 |
pН |
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 |
4 |
Пиридин |
Анализир. р-р (нейтрализовать) + NH4Cl нагреть до кипения, добавлять пиридин до изменения окраски метилового красн., + пиридин (в избытке) нагреть |
5–6,5 |
Уротропин |
Анализир. р-р (рН = 2–4) нагр. до 30 °С, добавлять NH4Cl, уротропин (в избытке) |
5–5,8 |
Фенилгидразин |
К анализир. р-ру (слабокисл.) нагреть, добавляют фенилгидразин |
≈ 5 |
Бензоат аммония |
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 |
Осаждаемая форма |
Определяемые микроэлементы |
Pb |
Pb(NO3)2 |
Ag, Al, Bi, Cd, Co, Cu, Fe, Ga, In, K, Mg, Mn, Na, Ni, Pd, Tl, Zn |
Pb |
PbCl2 |
Ag, Al, Au, Bi, Cd, Co, Cu, Fe, Ga, In, K, Mg, Mn, Na, Ni, Sb, Tl |
Pb |
PbSO4 |
Al, Cd, Co, Cu, Ga, In, Mn, Ni, Pd, Zn |
Pb |
PbS2O3 |
Zn |
Tl |
TlI |
Bi, Cd, Co, Cu, Fe, In, Ni, Pb |
Hg |
Hg |
Bi, Cd, Co, Cu, Fe, Mg, Mn, Ni, Pb, Tl, Zn |
Ag |
Ag-амальгама |
As, Cd, Cu, Fe, Ga, In, Mn, Ni, Pb, Tl, Zn |
Ni |
![]() гексамминоникеля |
Co |
Te |
TeO2 |
Cu, Pb |
Si |
Na4SiO4 (силикат натрия) или Na2GeO3 (германат натрия) |
B |
Cu |
CuSCN |
Fe, Pb |
![]() |