Осаждение, промывание и высушивание

9 заданий

Промывание осадка

Промывание удаляет маточный раствор, но растворяет часть осадка. Потерю оценивают: \(\Delta m = sV\), где \(s\) — растворимость в промывной жидкости, \(V\) — её суммарный объём.

Как уменьшить потери:

промывать малыми порциями много раз (эффективнее, чем одним большим объёмом: каждая порция уносит долю оставшегося раствора);
использовать жидкость с общим ионом (\(\ce{BaSO4}\) — разбавленной серной кислотой, AgCl — разбавленной \(\ce{HNO3}\) с чуть-чуть \(\ce{AgNO3}\)), если она летуча или не мешает;
для аморфных осадков — раствор летучего электролита (\(\ce{NH4NO3}\)) против пептизации;
промывать горячей жидкостью, если растворимость мало зависит от температуры (быстрее фильтруется).

Полнота промывания: к последним каплям фильтрата добавляют реактив на удаляемый ион (на хлорид — \(\ce{AgNO3}\), на сульфат — \(\ce{BaCl2}\)). Мути нет — промыто.

boltПорции против объёма

Если после каждой порции на осадке остаётся 1 мл раствора, а порция — 10 мл, то после \(n\) порций доля примеси — \((1/11)^n\). Три порции по 10 мл дают \(7{,}5\cdot10^{-4}\), одна порция 30 мл — \(1/31 = 3\cdot10^{-2}\): в 40 раз хуже.

Высушивание и прокаливание

Осадок доводят до гравиметрической формы:

высушивание (100–150 °C, сушильный шкаф) — если осадок имеет постоянный состав после удаления влаги (AgCl, Ni(dmgH)\(_2\)), через стеклянный фильтрующий тигель;
прокаливание (500–1200 °C, муфельная печь) — если нужно превратить осадок в устойчивую форму (\(\ce{Fe(OH)3 -> Fe2O3}\), \(\ce{CaC2O4 -> CaO}\)); фильтр предварительно озоляют (беззольный фильтр оставляет < 0,1 мг золы).

После нагрева тигель охлаждают в эксикаторе (над осушителем) и взвешивают; повторяют до постоянной массы (две последние массы различаются ≤ 0,0002 г).

errorВосстановление при озолении

Сульфат бария при медленном сжигании фильтра частично восстанавливается углеродом: \(\ce{BaSO4 + 4C -> BaS + 4CO}\). Фильтр озоляют при доступе воздуха, не давая ему вспыхнуть, а остаток при необходимости смачивают серной кислотой и снова прокаливают.

scienceПревращения при прокаливании

\(\ce{2Fe(OH)3 ->[900 °C] Fe2O3 + 3H2O}\).
\(\ce{CaC2O4*H2O ->[1100 °C] CaO + CO + CO2 + H2O}\).
\(\ce{BaSO4 + 4C ->[t] BaS + 4CO}\) — нежелательная реакция.

Загрязнение и контроль

Осадок может оказаться тяжелее истинного из-за:

соосаждения (адсорбция ионов на поверхности, окклюзия в кристаллах, смешанные кристаллы);
последующего осаждения (на осадке \(\ce{CaC2O4}\) при долгом стоянии осаждается \(\ce{MgC2O4}\));
неотмытого осадителя, неполного высушивания.

И легче — из-за растворимости, потерь при переносе, пептизации, восстановления при озолении.

Контроль: проба фильтрата на полноту осаждения (добавить каплю осадителя — мути нет), проба промывных вод, повторное прокаливание, параллельные определения, анализ стандартного образца.

boltПереосаждение

Если соосаждение сильное (гидроксиды железа захватывают цинк, никель), осадок растворяют и осаждают снова: при повторном осаждении концентрация примеси в растворе уже мала — осадок чище.

push_pinГлавное

Получение осадка для взвешивания: осаждение в оптимальных условиях (урок 236), созревание, фильтрование через беззольный фильтр, промывание малыми порциями подходящей жидкости (разбавленный раствор осадителя или летучего электролита), проверка полноты промывания, высушивание или прокаливание до постоянной массы (Δm ≤ 0,0002 г), охлаждение в эксикаторе. Потери от растворимости: \(\Delta m = sV\); уменьшают малыми объёмами промывки и общим ионом. Загрязнение — соосаждение, неотмытый осадитель, адсорбция; контроль — пробой фильтрата.

Закрепите теорию: 9 заданий с проверкой и подсказками, урок зачитывается от 70 %.