Разделение гидроксидов и солей слабых кислот

Разделение гидроксидов и солей слабых кислот

• Разделение гидроксида и слабых кислотных солей Разделение в форме гидроксидов основано на очень больших различиях в растворимости гидроксидов различных элементов. Из труднорастворимых солей слабых кислот в практике аналитической химии соли сероводорода (сульфида) очень часто используются для разделения. Разделение гидроксида.

• Типичным примером такого рода аналитической проблемы является разделение трехвалентных и двухвалентных катионов, например отделение Fe 3+ от Mg 2 O в форме гидроксидов. При правильно выбранных условиях разделения железо (III) должно полностью содержаться в осадке, а магний должен полностью растворяться. Давайте посчитаем pll. Стандарт целостности осаждения (Fe3 «*») <10 ~ b.

В это время достигается целостность осаждения Fe3 + в форме Fe (OH) 3. Людмила Фирмаль

Во-первых, из формулы PRr «» on- [Fc3 +] [OH «] 3 = 6,3-10 ~ sv Найти концентрацию OH, при которой достигается целостность осаждения. [OH] = V-1 / 6-3.010: «-4,0-10 ~» моль / л Отсюда K! P. 1P ~ tH +> = W-1ZHYG- = 2-5’10 «4 моль pH = -log [Ht] = -log (2,5-10-4) = 3,6. Поэтому pH раствора должен поддерживаться на уровне 3,6 для полного осаждения Fe (OH) 3. Однако задачей является не просто количественное осаждение железа, но отделение от магния, присутствующего в растворе.

Магний остается в растворе до тех пор, пока не будет достигнут продукт растворимости Mg (OH) 2. То есть условия хранения Mg2 в растворе [Mg2 +] [OH-] 2 1,0 -10 «м / 7,8-10» 5; [1,3 × 10 моль / л. Или pH <9,9. Это согласуется с условиями полного осаждения Fe (OH) 3 (pH ^ Z.6). Поэтому, когда в растворе поддерживается постоянное значение рН между 3,6 и 9,9. Железо (III) полностью осаждается в форме Fe (OH) j, а магний остается в растворе полностью.

Это условие может быть описано в виде формулы: 3,6 ^ рН ^ 9,9. Выбранное значение рН по существу поддерживается с использованием буфера. В этом случае возможное взаимодействие между компонентами анализируемой смеси и компонентами буфера учитывается. Например, для разделения Fe34 Кроме того, Mg2f ацетатный буфер не желателен. Это связано с тем, что Fe3 + образует довольно стабильный комплекс уксусной кислоты, а его присутствие затрудняет разделение.

Аммиачный буфер идеален для такого разделения, потому что железо (III) не образует аммиачный комплекс, а комплекс магния (II) с аммиаком менее стабилен, и его образование улучшает разделение. Состав буфера, который гарантирует разделение Fe3 * и Mg2 +, можно определить путем расчета равновесия водного раствора аммиака в присутствии соли аммония. NH3 + HOH = NHf + OH » Константа этого равновесия составляет 1,76-10-5. [NHg] [01 G] = 1,76-10 Откуда fNHa] GON]

Очевидно, что если pH 7,0 является оптимальным pH для разделения Fe3 + и Mg2 +, в этом растворе [OH ~] = 1,0 * 10 «*» моль / л и отношение концентраций буферных компонентов составляет Это будет так. [NHr] _ 1,76- U-5 _ [NH3] 1,0-10 » Другими словами, концентрация соли аммония в буфере должна превышать концентрацию аммиака примерно в 100 раз.

Реализация этого условия облегчается осаждением Fe (OH) 3 из горячего раствора, так как содержание аммиака в растворе уменьшается при нагревании. Осаждение обычно проводят с разбавленным раствором аммиака из кислого раствора, поэтому при добавлении первой части аммиака образуется соль аммония. Аммиак добавляется к образцу раствора и пахнет слабо.

В аммиачном буфере также разделяются многие другие ионы, такие как L13 + -Mg2J «; Fe3 + -Сi2 * 1». Разделение сульфидов. Разница в растворимости сульфидов послужила экспериментальной основой для аналитической классификации катионов, предложенной Н. А. Менсткиным в 1871 году. Различные изделия для технической переработки в горнодобывающей, металлургической, гидроэлектрической металлургии и других отраслях промышленности и быта.

Одной из наиболее важных операций такого анализа является [NH3] [NHr] 1,76-10 Разделение сульфидов растворимо и нерастворимо в разбавленной соляной кислоте. Разбавленная соляная кислота растворяет сульфиды марганца, железа, цинка и других элементов. Наименьшее значение PR в этой группе сульфидов составляет ZnS (Pzns = 2,5 • 10-22). Кадмий, ртуть, медь и другие элементарные сульфиды нерастворимы в разбавленной соляной кислоте.

Наиболее растворимые сульфиды в этой группе — CdS (IlPCds = 1.6-28). Наиболее растворимые осажденные сульфиды (CdS) полностью растворяются в осадке, в то время как другие группы менее растворимы. Он полностью остается в растворе сульфида (ZnS). Стандартом целостности осадков является значение концентрации остаточных ионов от 1,0-10 до 6 моль / л.

• Таким образом, осаждение CdS и других сульфидов в этой группе завершается, когда раствор содержит [Cd2 +] <1,0-1,0-6 моль / л. Найти концентрацию сульфид-иона, соответствующую этому условию: rQ2_, riPps l.e-10-8 ‘. A. rs] = Tcd7TT = i.o.io * e 10 карт / л- В результате условия полного осаждения сульфида кадмия [S2 «]> 1,6-10-» мапи / л. Для предотвращения образования сульфида цинка произведение концентрации ионов S2 и Zn2 + не должно превышать IlPzns.

Следовательно, для разделения сульфида кадмия и сульфида цинка концентрацию S2_-hohob следует поддерживать в диапазоне 2,5-1,0 °> [S2 «] ^ 1,6XX 10 моль / л. Можно рассчитать соответствующую кислотность раствора в виде H2S, где $ «представляет собой процентное содержание ионов S2 в растворе и равно в уравнении (3.41) = [H + | * + K.

При использовании [Zn2 +] = 1,0-10 ~ 2 моль / л для приблизительного расчета, gs2_, IlPzns 2.5-10-22 | L_20 lp * J = [Zn! + \ = -RP —моль / л Людмила Фирмаль

(LF + K./G ‘ И — общая концентрация всех форм Н2С, присутствующих в растворе: ch, s = fH? S] -f [HS] + [S2]. Нет уравнению (3.35) GS2-1 «0 K \ Kl L [S] -OS ‘c „, s- + Kx [H *} + KiKi CHls- Отсюда [H-] 2 + Ki [n +] + Ktki- ■ Приблизительная численная оценка показывает, что члены / Ci [H +] и К1К2 можно игнорировать, а концентрацию ионов водорода можно рассчитать по формуле. ru-i 1 / iCifocg * 1 / 1,0-1 (Gu-2,5-1 (G | 3-0,1 5,0,10 «) [n ^ IT ^ UF =]

Значения Cu и b равны концентрации HjS в насыщенном водном растворе. (0,1 моль / л). Подставим максимальную концентрацию S2. И сделать l-II с раствором ч | S2 ~)> Требуется 1.6-10 «» | H +) <. » Или | H +) <4 моль / л для обеспечения • V 1.6-10 Значение | S2 ^ | <2,5-10 20 моль / л, кислотность должна поддерживаться 5 0 * 10 «» > 5 • 10 20 Т 6 ^ ^ моль / л-т, условия разделения.

Сульфиды эквивалентны поддержанию концентрации ионов водорода в насыщенном растворе HjS в диапазоне 4,0 ^ [и * 1 ^ 0,3. Если концентрация ионов водорода ниже указанной концентрации, начнется осаждение ZnS. Это потому, что получается продукт растворимости. Если кислотность высокая, отложение CdS будет неполным.

Обычно кислотность 0,3 М HCl устанавливается до насыщения раствора сероводородом. Поскольку ионы водорода появляются в растворе в результате взаимодействия, кислотность раствора увеличивается во время реакции осаждения. Cd2 ^ + H2S = CdS + 2H + Поэтому рекомендуется разбавлять анализируемый раствор водой в конце осаждения. Многолетний опыт аналитиков показывает, что при кислотности 0,3 М HCl анализируемые элементы могут быть полностью разделены в форме сульфидов.

Кислотность 0,3 М HCl как оптимальное значение для отделения сульфидов была известна в течение очень долгого времени до появления теории электролитической диссоциации. Создание этой теории и экспериментальное определение соответствующих констант равновесия теоретически обосновали кислотность при осаждении сульфидов.

Смотрите также:

Решение задач по аналитической химии

Расчеты в гравиметрическом анализе	Разделение с использованием комплексообразования
Количественные разделения методом осаждения	Разделение с помощью органических реагентов