С.К. Пискарёва - Аналитическая химия (1110124), страница 28
Текст из файла (страница 28)
образуются сульфиды всех катионов, кроме Сгз+ и А!з+, которые ,' осаждаются в виде гндроксидов Сг(ОН)з и А1 (ОН)а. Это объясняется тем, что концентрация ОН -ионов, возникающая при гндролнзе ()з(На) Я, велика. Произведение концентрации ионов над осадком Сг(ОН) и А1(ОН)з превышает их произведение растворимости и гидроксиды выпадают в осадок. Гндроксиды других катионов П1 группы более растворимы, чем нх сульфиды, и они осаждаются в виде сульфидов. Процесс проходит по следующим уравнениям: 3 (Хнз)зз+бнзо ез 3 Нзз+ 6Хнзон Сгз (Боз)з+ 6ХнзОН гз 2Сг(ОН)з.+ 3 (ХН„)зБОз Что представляет суммарно Сзз (Боз)з+ 3 (Хнз)аз + 6 Нзо аз 2Сг(ОН) з+ З(ХНа)зБОз+ 3 НзБ Кроме того, сульфиды ионов Сгз и А1з+ не устойчивы и подвергаются гидролизу: Сгззз+ бпзо -+ 2Сг(ОН)з+ 3 НзБ А!зБз+бнзо 2А!(ОН)з+Знзз Соли, образованные катионами 1П группы (А!з+, Сгз+) и анионами слабых кислот (Нзб, НзСОз н др.), гндролнзуются в такой степени, что практически не существуют в растворе.
При анализе смеси катионов 1 группы после выпаривания раствора удаляют осадок основного хлорида магния МБОНС1, образующийся в результате гидролиза соли магния: Мяс~ +Н О вЂ” МБОНСЗ+НС~ Приведенные примеры показывают, что гндролиз солей способствует проведению аналитических реакций, а иногда препятствует их выполнению. я 6. КОЛЛОНДНЫЕ РАСТВОРЫ В процессе осаждения катионов 1П аналитической группы при действии группового реагента (!з(На)зб наряду с осадками сульфидов и гидроксидов образуются коллоидные системы или золя. Водные растворы легко гидролизующихся солей, такие, как сульфаты и хлориды железа и меди н др., вследствие гидролнза образуют основные соли, находящиеся в растворах в* виде коллоидных мутных взвесей: 2спБОа Ь 2НОН = Спз(ОН)ззоз+ НзБОз Р С~ +2НОН=Ре(ОН) а+2НС~ Кроме того в аналитической химии встречаются с коллоидными системами и в результате реакций двойного обмена, окислительно-восстановительных реакций н в других случаях.
Образование коллондных растворов затрудняет' разделение 127 и обнаружение отдельных ионов. В результате возникновения коллоидных растворов сульфидов 1П аналитической группы они не могут быть отделены от растворов катионов других групп ни центрифугированием, ни фильтрованием, и разделение ионов оказывается недоступным, Что же представляют собой колл оидные растворы? Эти растворы являются дисперсной системой, в которой совокупность раздробленных частиц называют диелерсной фазой, а вещество, в котором они распределены, дигперсионнпй средой.
По размерам частиц, т. е. по степени дисперсности, выделяют 3 группы дисперсных систем: 1) суспензии, взвеси или эмульсии— частицы дисперсной фазы крупнее 100 им а (суспензия — взмучен- ные частицы глины в воде, эмульсия---мельчайшие капли жира в воде, например молоко); 2) коллоидные растворы или золи— частицы дисперсной фазы размером от 100 до 1 нм; 3) истинные растворы или просто растворы — частицы дисперсно й фазы меньше 1 нм. Коллоидные частицы видимы под ультрамикроскопом, истин- ные растворы под ультрамикроскопом совершенно прозрачны.
Коллоидные частицы проходят через бумажные фильтры и могут быть задержаны пергаментной перегородкой нли мембраной из коллодия. Коллоидные растворы устойчивы, так как нх частицы: несут заряды. Наличие зарядов у коллоидных частиц противодей- ) ствует их соединению в более крупные агрегаты, поскольку они ( отталкиваются друг от друга. Коллоидные частицы несут положи- тельные зарзщы (гидрокснды алюминия, хрома, железа и др.) или отрицательные (сульфиды мышьяка, галогениды серебра и др.).
Устойчивость частиц обусловливается адсорбцией отрицатель- ного заряда на поверхности анионов и положительного заряда на поверхности катионов. В большинстве случаев возникает адсорбция частицами (ядрами] нз раствора чаще всего одноимен- ны» ионов, т.
е. входязцих в состав кристаллической репзетки этих частиц. Например, коллоидная частица гидроксида алюминия в кислой среде имеет положительный заряд, так как адсорбирует ионы А!з из раствора, в котором происходит осаждение гидроксида. В растворе, где имеются положительные коллоидные частицы гидроксида алюминия, находятся отрицательно заряжен- ные ионы. Вешества, в результате адсорбции которых коллондная частица приобретает заряд и коллоид становится устойчивым, называются стабилизаэ орами.
Кол лоидная частица и непосредственно связанные с ней молекулы и ионы называют грикулой, она имеет заряд. Заряжен- ную гранулу и окружающие ее в растворе противоположно заряженные ионы называют миз1еллой. з 1 им= 10 з М. 128 В кислой среде гРанула [АЦОН)з тН О.пА1з+1 мицелла ([АЦОН)з тНзО-пА1з+]+3иО ) В щелочной среде зраиула [АЦОН) тН,О" пА1О, 1 мицелла ([АЦОН)з тНзО пА!Оз 1+пХа ) Коллоидная частица гидроксида железа может адсорбировать з+ ионы Ге из раствора ГеС1 з илн ОН -ионы из щелочного аствора, обзпазуя положительно заряженную частицу Ге(ОН)Д,.яре или отрицазельно заряженную [Ге(ОНЦ лОН .
оллоидная частица Ая( адсорбируег ионы Ая' из раствора нитрата серебра, образуя ~АдЦ, лАВ+ иля 1 -ионы из раствора иодида калия, образуя ~АВ11з и! . В указанных примерах стабилизаторами являются ЕеС1з, Ай)чОз, К1 и т. д. В аналитической практике имеют значение гидрозоли, в которых коллоидные частицы присоединяют воду. Наличие гидратной оболочки у коллоидных частиц не позволяет им близко подойти друг к другу и препятствует их соединению в более крупные агрегаты. Различают: 1) лиофильные коллоиды- более стойкие, так как имеют сильное взаимодействие коллоидных частиц с дисперсионной средой и 2) лиифобиые — частицы системы не обнаруживают сильного взаимодействия с растворителем, они легко разрушаются, малоустойчивы.
Если в качестве дисперсионной среды используют воду, то коллоиды называют соответственно гидрофильныма (растворы белков, клея, крахмала и др.) н гидрофобньзми (золи металлов, сульфндов и др.). Золи гидроксндов металлов занимают промежуточное положение между ними. Если к гидрофобной системе золя добавить электролит или нагреть ее, то коллоидные частицы, соединяясь, укрупняются и выпадают в осадок.
Разрушение коллоидной системы называют прззз1ессом коагуляззшп который заверпзается еедиментаз1ией, т. е. осаждением твердой фазы из раствора. Процесс седнментации протекает следующим образом. Коллоидные частицы сближаются на расстояние, которое допускает слияние их водных оболочек, и образуются электронейтральные частицы.
Частицы слипаются, образуя более крупные агрегаты частиц, которые под действием силы тяжеши оседают на дно сосуда. Выпадающие осадки называют гидрогелями. Коллоидные системы коагулируют медленно. Устойчивость систем понижается вследствие нейтрализации электрическою заряда. Это происходит при добавлении в раствор электролита. Чаще применяют кислоты, избыток осадителя или соли аммония.
На положительно заряженные частицы коллоидов оказывают влияние анионы, на отрицательно заряженные — катионы. При этом надо учитывать зарядность прибавляемых электролитов. 5 зае ззз 129 Более высокозарядные анионы и катионы сильнее коагулируют коллоидные растворы. Например, на коллоидные частицы гидроксида алюминия производит более сильное коагулирующее действие (ХНа)гВОа, чем ХНаС1. Для коагуляции положительно заряженного золя Ге(ОН) э достаточно нескольких капель раствора аммиака: для выделения 2 г Ге(ОН)э из его золя нужно 1 мг ХНаОН. При коагуляции часто происходит загрязнение осадка ионами электролита, что мешает дальнейшему проведению анализа. Повышение температуры усиливает коагуляцию коллоидных частиц, так как способствует снижению адсорбции ионов, придающих заряд коллоидам.
В анализе катионов П1, 1Ч и Ч аналитических групп имеет большое значение процесс коагуляции коллоидов. При осаждении катионов П1 группы к раствору смеси ионов добавляют хлорид аммония, который способствует коагуляции коллоидных систем сульфида никеля и кобальта, гидроксида алюминия и других соединений. Часто коагуляция коллоидов зависит от рН раствора. Это в основном относится к коллоидам, которые адсорбируют на своей поверхности анионы слабых кислот. При уменьшении рН раствора, т.
е. повышении содержания Н+-ионов, происходит соединение Н '-ионов с авионами слабых кислот, заряд коллоида понижается и может быть уничтожен совсем. Для коагуляции применяют вещества, которые легко улетучиваются при прокаливании (например, соли аммония). При прибавлении больших концентраций электролита к коллоидному раствору его ионы отнимают молекулы растворителя от коллоидных частиц. Частицы приобретают свойства лиофобного коллоида, разрушаются при разряжении, и происходит коагуляция коллоида, называемая процессом высаливания.
Прибавление гидрофильного коллоида к золю гидрофобного коллоида увеличивает его устойчивость к действию электролитов вследствие адсорбции гидрофильным коллоидом частиц гидрофоб- ного. Это явление называют коллоидной защитой. В этом случае образуются соответствующие сольватные оболочки. Например, к раствору нитрата серебра прибавляют защитный коллоид— желатин — - и действуют раствором НС1. Обычно творожистый осадок АЕС! (гидрофильный) не выделяется, а образуется мугный раствор золя АЕС! (гидрофобный).
Указанный золь не коагулирует даже при добавлении в большом количестве избытка осадителя. Пептизаиил является процессом. обратным коагуляции, т. е. процессом приобретения зарядов коллоидными частицами. При промывании или выстаивании осадков, а также при действии некоторых реагентов осадки переходят в коллоидное состояние и частицы снова заряжаются.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
