Соосаждение

Различают два вида соосаждения:

1) адсорбцию – осаждение примесей на поверхности частиц;

2) окклюзию – осаждение примесей внутри первичных частиц посредством любого возможного механизма.

Адсорбция является основным источником загрязнения осадков, имеющих чрезвычайно развитую поверхность, например, флоккулированных коллоидов. Величина адсорбции может быть относительно малой, как это бывает при адсорбции на поверхности галогенидов серебра, а может быть и довольно значительной, что часто наблюдается на поверхности осадков гидроксидов.

Видов адсорбции очень много; с их природой вы познакомитесь в дальнейшем. Здесь важно отметить, что не существует принципиальных путей устранения этого явления, и с загрязнениями подобного рода нужно бороться обходными путями. Так, такая малопонятная операция, как порядок сливания растворов, имеет очень глубокое теоретическое основание и обеспечивает необходимую чистоту осадка.

Выбор промывной жидкости также весьма существенен. Этим достигается, по крайней мере, три цели: уменьшение растворимости осадка вследствие действия одноименного иона, замена нелетучих адсорбированных примесей на летучие и, наконец, предотвращение пептизации осадка и перехода его в коллоидный раствор.

Количество адсорбированной примеси можно значительно уменьшить путем нагревания, обеспечивавшего старение осадка вследствие перекристаллизации, которая приводит к заметному уменьшению общей поверхности и способствует образованию более совершенной поверхности, обладающей меньшей склонносттью к адсорбции ионов решетки.

Осаждение из разбавленных растворов также приводит к уменьшению загрязнения по причине адсорбции. Если осадок очень сильно загрязнен, то прибегают к переосаждению. Сырой осадок отделяют от маточника, растворяют в минимуме подходящего растворителя и проводят повторное осаждение. Как правило, такая операция приводит к значительному повышению чистоты осадка.

При окклюзии следует отметить образование твердых растворов. Один из ионов осадка может быть замещен посторонним ионом, имеющим такой же заряд, при условии, что разница в размерах этих ионов не превышает 10 – 15 %, и если обе соли кристаллизуются в одинаковой системе. Так, хлорид серебра и бромид серебра образуют непрерывный ряд твердых растворов в результате изоморфного замещения бромида хлоридом:

.

Константа этого равновесия

.

Как видите, отношение в осадке

.

Другой тип твердых растворов встречается при замещении пары ионов кристаллической решетки двумя другими ионами. Такое двойное замещение может происходить, если обе соли имеют химическую структуру одного типа и образуют кристаллы одной формы с не слишком различающимися параметрами кристаллической решетки. Наиболее типичным примером может служить сульфат бария, образующий твердые растворы с перманганатом калия.

Образование твердых растворов – очень неприятное явление, поскольку даже при условиях равновесия (а оно наступает в этих случаях очень медленно) оно приводит к значительному загрязнению осадка. Старение может здесь способствовать лишь наступлению гомогенного равновесия. Приведет ли старение к повышению или понижению степени чистоты осадка, зависит от величины константы равновесия.

Важным источником загрязнения осадков, особенно кристаллических, является захват постронних ионов вследствие нарастания осадка вокруг адсорбированных ионов (окклюзия ионов). В этой ситуации существенно, что такой захват ионов не является равновесным процессом, и перекристаллизация, происходящая при старении, может повысить степень чистоты продукта. Посторонний ион в данном случае является дефектом решетки, и любой процесс, связанный с совершенствованием структуры, приводит к повышению степени чистоты осадка.

Заметим еще раз, что во всех этих случаях загрязнение идет из раствора, ненасыщенного по отношению к примесям.