11.4. Коллоидная стадия образования осадка

По мере адсорбции на первичных зародышах всё большего и большего количества ионов размер частиц осадка увеличивается. Коллоидной степени дисперсности соответствует размер частиц дис­персной фазы в среднем 1-100 нм. Образование коллоидных частиц неблагоприятно отражается на результатах гравиметрического анали­за, поскольку такие частицы вследствие достаточно малого размера не задерживаются обычными фильтрами. Это ведёт к потере осаждаемо­го вещества.

Коллоидные системы являются устойчивыми. Частицы дисперс­ной фазы в них могут сколь угодно долго находиться во взвешенном состоянии. Главной причиной устойчивости является наличие у кол­лоидных частиц электрического заряда, который не позволяет им объ­единяться друг с другом, превращаясь в более крупные образования, оседающие под действием силы тяжести. Возможное строение колло­идной частицы показано на рис. 11.3.

Потенциалопределяющие ионы и соответствующие им противо- ионы, остающиеся в растворе, образуют двойной электрический слой (ДЭС)- тонкий электрический слой, образующийся из про­странственно разделённых зарядов противоположного знака на гра­нице раздела агрегата и раствора. Благодаря наличию двойного элек­трического слоя коллоидные системы не слипаются друг с другом.

МИЦЕЛЛА

Рис. 11.3.Строение коллоидной частицы хлорида серебра, образованной при добавлении к растворуNaCl избыткаAgNO₃ (показаны потенциалопреде­ляющие ионы и соответствующие им противоионы)

Процесс объединения частиц дисперсной фазы в более крупные частицы называется коагуляцией.Коагуляцию можно вызвать нагре­ванием или добавлением к коллоидной системе сильного электролита. Процесс обратный коагуляции называется пептизацией.В результате протекания данного процесса скоагулированный осадок возвращается в исходное коллоидно-дисперсное состояние. Пептизация может про­исходить при промывании осадка водой. По этой причине осадок ве­щества, склонного к образованию коллоидных растворов, следует от­мывать от адсорбированных на нём примесей не чистой водой, а рас­твором сильного электролита.

11.5. Причины загрязнения осадка и способы их уст­ранения

Осадок, образующийся в процессе гравиметрического определе­ния, всегда содержит то или иное количество посторонних примесей. Примеси могут попадать в осадок по различным причинам. Вид при­месей, загрязняющих осадок, и их количество зависят от условий вы­полнения анализа и характера образующегося осадка.

Загрязнение осадка может быть вызвано соосаждением приме­сей либо, реже, совместным или последующим их осаждением.

При соосаждении образование осадка приводит к выпадению в осадок соединений, которые в данных условиях либо хорошо растворимы, либо находятся в таких малых концентрациях, что не достигается величина их произведения растворимости.

ГРАНУЛА

_ядр₀адсорбционный диффузионный

слой слой

потенциалопределяющие ионы

x+

(n-x)NO3

V

xNO₃

v

противоионы

Различают следующие виды соосаждения:

Адсорбция примесей на осадке приводит к увеличению его мас­сы по сравнению с ожидаемой и, следовательно, к завышению резуль­татов анализа. Процесс адсорбции ионов на осадках подчиняется пра­вилу Фаянса-Панета-Хана.

На осадке адсорбируются ионы, образующие с противополож­ным по заряду ионом осадка малорастворимое соединение.

Например, на осадке AgCl будут адсорбироваться ионы серебра

2+ 2

и хлорид-ионы, на осадке BaSO₄ -Ba иSO₄ " и т.д.

Адсорбирующиеся ионы могут отличаться от собственных ионов осадка. Например, на осадке AgCl могут адсорбироваться ионыBr или Г Такая адсорб­ция называется специфической.

Степень адсорбции иона на осадке зависит от его концентра­ции в раствореи заряда.При прочих равных условиях адсорбируют­ся те ионы, концентрация которых больше. При увеличении заряда иона его адсорбционная способность повышается. Адсорбция являет­ся экзотермическим процессом. При увеличении температуры она уменьшается. Количество адсорбированных примесей прямо пропор­ционально площади поверхности осадка, поэтому такой вид загрязне­ния особенно характерен для аморфных осадков с большой удельной поверхностью. Все действия, ведущие к увеличению размера частиц осадка, приводят и к уменьшению количества адсорбированных при­месей. Для уменьшения количества адсорбированных ионов исполь­зуют нагревание раствора. Адсорбированные примеси можно удалить путём замещения их другими ионами, от которых можно затем легко избавиться при прокаливании осадка. Для этого осадок промывают разбавленным раствором летучего электролита (например,NH4NO3).

Окклюзия подчиняется тем же закономерностям, что и адсорб­ция. Окклюдированные примеси в той или иной степени удаляются в процессе «старения» осадка и при его переосаждении.

На процесс изоморфного соосаждения влияет размер частиц осадка и скорость установления равновесия между осадком и раство­ром. Изоморфное соосаждение это самый трудный с точки зрения уст­ранения последствий вид соосаждения. Предотвратить его можно лишь путём предварительного удаления мешающих ионов из раство­ра.