关于沉淀介绍

[拼音]：chendian

[外文]：precipitation

从液相中产生一个可分离的固相的过程，或指从过饱和溶液中析出的难溶物质。沉淀作用表示一个新的凝结相的形成过程，或由于加入沉淀剂使某些离子成为难溶化合物而沉积的过程。例如，以稀硫酸为沉淀剂滴加到钡盐溶液中，便可得到硫酸钡沉淀。产生沉淀的化学反应称为沉淀反应。

溶度积常数

物质的沉淀和溶解是一个平衡过程，通常用溶度积常数Ksp来判断难溶盐是沉淀还是溶解。溶度积常数是指在一定温度下，在难溶电解质的饱和溶液中，组成沉淀的各离子浓度的乘积为一常数。各种难溶盐有不同的溶解度，通过测定难溶盐在纯水中的溶解度，便可以算出溶度积。它决定了从溶液中可分离出组分的限度。以硫酸钡为例，如溶液中[Ba2+][SO娸]＜，溶液处于不饱和状态时，肯定不会产生沉淀。如在此溶液中加入硫酸钡固体，它将会或多或少地溶解。在纯的硫酸钡饱和溶液中，[Ba2+][SO娸]＝，硫酸钡沉淀与溶液中的Ba2+、SO娸处于动态平衡，沉淀析出的速度与沉淀溶解的速度相等，且[Ba2+]＝[SO娸]。此时若加入含SO娸的试剂，则Ba2+与SO娸 浓度的乘积便超过了溶度积[Ba2+][SO娸]＞，溶液处于过饱和状态，超过Ksp的部分便会以硫酸钡的形式析出，直到[Ba2+][SO娸]＝Ksp为止。但此时[Ba2+]不再等于[SO娸]，而是[Ba2+]《[SO娸]，并且加入的SO娸越多，则[Ba2+]越小，反之亦然。但平衡时二者之积仍为一常数。分析化学上经常利用这一关系，以加入一种与组成沉淀相同的离子的办法，使另一种离子沉淀，直到留在溶液中的部分可以忽略为止。这种由于加入同离子而使沉淀溶解度降低的现象，称为同离子效应。

沉淀的结构类型

可分为晶形沉淀和非晶形沉淀两大类。非晶形沉淀又称为无定形沉淀或胶状沉淀。如硫酸钡是典型的晶形沉淀，Fe2O3·nH2O是典型的非晶形沉淀。它们之间虽无绝对界限，但仍有明显差异。晶形沉淀颗粒大，直径约在0.1～1微米之间，内部排列较规则，结构紧密，易于沉降和过滤；非晶形沉淀颗粒很小，其直径通常小于0.02微米，没有明显的晶格，排列杂乱，结构疏松，体积庞大，易吸附杂质，难以过滤，也难以洗干净。

沉淀的形成过程很复杂，至今尚不完全了解沉淀形成的机理。实验证明，沉淀和颗粒的类型、大小，既取决于物质的本性，又取决于沉淀的条件。一般说来，沉淀本身的极性愈强、溶解度愈大，愈容易形成晶形沉淀，如PbSO4、BaSO4、MgNH4PO4·6H2O、CaC2O4·H2O等；而溶解度很小的 Al2O3·nH2O、Fe2O3·nH2O、金属硫化物、高价金属离子的水合氧化物等总是生成无定形沉淀。沉淀颗粒的大小与进行沉淀时构晶离子浓度的大小有关。例如从稀溶液中缓慢沉淀出的硫酸钡为晶形沉淀，颗粒也较大；而从浓溶液中析出的硫酸钡，颗粒十分细小，甚至可以是胶状沉淀。

沉淀条件

在实际工作中，必须根据不同的沉淀类型选择不同的沉淀条件，以获得合乎要求的沉淀。

（1）对于晶形沉淀，主要是创造条件以生成较大的晶粒，避免形成能穿透滤纸的微小结晶。例如要在热的稀溶液中，在搅拌下慢慢加入稀沉淀剂进行沉淀。沉淀以后，将沉淀与母液一起放置一段时间，以使不完整的晶粒转化为较完整的晶粒，小晶粒转化为大晶粒，这一过程称为“陈化”。加热和搅拌可以缩短陈化的时间。

（2）对于无定形沉淀，主要是加速沉淀微粒凝聚、防止形成胶体溶液，力争获得含水少、结构较紧密的沉淀。为此，要在热的浓溶液中进行沉淀，同时加入大量电解质促使沉淀凝聚，沉淀完毕立即过滤，不必陈化。

沉淀反应的应用

（1）定性分析，经典的定性分析中，一半以上的检出反应是沉淀反应。例如在Hg2+、Tl3+存在时，利用AgCl沉淀的生成检出Ag+，这个反应几乎是特效的；

（2）定量分析，利用沉淀反应可以进行重量分析，沉淀反应还是沉淀滴定法的基础，利用生成难溶的银盐，可以测定Cl-、Br-、I-、SCN-和Ag+等；

（3）分离方法，在分析化学中，常常利用沉淀反应将欲测组分分离出来，或将其他共存的干扰组分沉淀下来，然后用过滤或离心法将其分离除去，以消除干扰，提高测定的准确度。例如用草酸盐和氟化物沉淀法可将稀土元素与许多共存元素分离。在沉淀分离法中，采用有机沉淀剂是发展方向。有机沉淀剂具有选择性好、分子量大、获得的沉淀容易处理等优点。例如丁二肟是测定Ni2+的高选择性试剂。在含氨介质中，丁二肟与Ni2+生成红色的沉淀Ni(C4H7N2O2)2，它的组成恒定，溶解度很小，可以在110～120℃烘干后直接称量。也可以利用此沉淀反应使Ni2+与Co2+、Mn2+、Zn2+、Fe3+、Cr3+等分离。

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