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共沉淀的工作原理

2022.5.16

表面吸附

吸附共沉淀(adsorption coprecipitation)是由于沉淀表面吸附引起的共沉淀。

在沉淀晶格内部,正负离子按照一定的顺序排列,离子都被异电荷离子所饱和,处于静电平衡状态。而处于沉淀表面,棱角的离子电荷未达到平衡,它们的残余电荷吸引了溶液中带相反电荷的离子。沉淀颗粒越小,表面积越大,吸附溶液里异电荷离子的能力就越强。

这种吸附是有选择性的,遵循吸附规则:

与构晶离子生成溶解度小的化合物的离子优先吸附。例如:用过量的氯化钡与硫酸钾溶液作用时,生成了硫酸钡。在硫酸钡的表面优先吸附钡离子,使沉淀表面带上了正电荷,再吸附溶液里的异电荷离子氯离子,构成中性双电层。氯化钡过量越多,吸附共沉淀也就越严重,若用硝酸钡代替氯化钡,且过量程度相同,则硝酸钡的吸附共沉淀会更严重,这是因为硝酸钡的溶解度小于氯化钡。

浓度相同的离子,带电荷越多的离子,越容易被吸附。

电荷相同的离子,浓度越大,越容易被吸附。同时沉淀的总表面积越大,温度越低,吸附杂质量越多。 

包埋或吸留

包埋共沉淀(occlusion coprecipitation)是由于沉淀形成速度快,吸附在沉淀表面的杂质或者母液来不及离开,被随后长大的沉淀所覆盖,包藏在沉淀内部引起的共沉淀。如生成硫酸钡时,在沉淀中包埋有大量的阴离子。由于硝酸钡的溶解度小于氯化钡,因此,硝酸钡被包藏的量一般更多。晶体成长过程中,由于晶面缺陷和晶面生长的各项不均匀性,也可将母液包埋在晶格内部的小孔穴中而共沉淀。

生成混晶或固溶体

混晶共沉淀(mixed crystal coprecipitation)是如果被吸附的杂质与沉淀具有相同的晶格,相同的电荷或者离子半径,杂质离子可以进入到晶格排列引起的共沉淀。例如:硫酸钡与硫酸铅,氯化银与溴化银都可以形成混晶,这种混晶称为同形混晶。

高锰酸钾可以随硫酸钡沉淀形成而进入硫酸钡沉淀的晶格,使沉淀显粉红色,用水洗涤不褪色,说明虽然两者电荷不同,但离子半径接近,可以生成固溶体。有些混晶,杂质离子或者原子并不位于正常晶格的位置上,而是位于晶格空隙中,这种混晶称为异性混晶。


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