Д. 10. Тұнбалардың пайда болуы және олардың қасиеттері
жүктеу/скачать 42,45 Kb.
|
Дәріс 11- Аналит. химия
| Кристалды тұнбалар.
Кристалды тұнбаларды мүмкіндігінше ірі кристалды түрінде алынғаны жөн. Мұндай тұнбалар тез тұнады, сондықтан оларды ерітіндіден сүзіп бөліп алу жеңіл болады, сонымен қатар беткі қабаты кіші болғандықтан олар ерітіндіден бөгде иондарды аз адсорбциялайды. Жоғарыда келтірілгендей, ірі кристалды тұнба алу үшін тұнбаның пайда болу жағдайында салыстырмалы аса қанығу мәні мүмкіндігінше аз болуы керек. (Q-ε)/ε формуласынан тұнбаның ерігіштігі неғұрлым жоғары болса және тұнба түзетін реактивтердің концентрациялары неғұрлым аз болса, соғұрлым салыстырмалы аса қанығу мәні аз, соған сәйкес алғашқы кристалдар аз пайда болады да, кристалдар ірі болып түседі. Сондықтан ірі кристалды тұнба алу үшін тұндыру процесінде тұнбаның ерігіштігін арттыру және раективтердің концентрациясын азайту қажет. Тұнба түзілуде реакцияласатын иондардың концентрациясын азайтудың (Q-ды азайту) бірнеше жолы бар. Оның ең қарапайымы: 1) тұнба түсірер алдында ерітінділерді сұйылту; 2) тұнбаға түсіргішті тамшылап қосу; 3) ерітіндіні үнемі араластыру. Сұйытылған ерітінділерді пайдалану және араластырып ептеп тұндыру бір жерде пайда болатын аса қанығуды, соған сәйкес тұнбаның біркелкі түспеуін түгел жоя алмайды. Сондықтан, тұнба түсіргіштің концентрациясын азайтудың және оны біркелкі, үздіксіз, баяу алудың бір тиімді жолы – «пайда болатын реагент» әдісін пайдалану (гомогенді тұндыру). Бұл әдісте ерітіндіге тікелей тұнба түсіргіш құйылмай, оның орнына ерітіндіде баяу жүретін реакция нәтижесінде тұнба түсіргіш беретін зат қосылады. Тұнба түсіргіш ион зерттейтін ерітіндіде ептеп аз мөлшерде пайда болады, бұл салыстырмалы аса қанығу мәнін азайтуға мүмкіндік береді. Мысалы, барий ионын BaSO4 түрінде тікелей күкірт қышқылын құйып тұндырудың орнына диметилсульфат, не сульфаамин қышқылын қосып тұндыруға болады. Бұл жағдайда тұнбаға түсіргіш ерітіндіде жүретін протолитикалық реакцияның нәтижесінде алынады: (CH3)2SO4 + 4H2O ↔ 2H3O+ + SO42- + 2CH3OH HSO3NH2 + 2H2O ↔ H3O+ + SO42- + NH4+ Тұнбаға түсіргіштің ерітіндінің бар көлемінде біркелкі, үздіксіз аз жылдамдықпен пайда болуы бір жерде асақанығуды түгелдей жояды, сонымен қатар жүйедегі кристалдану орталығының санын азайтады, бұл ірі кристалды таза тұнба алуға мүмкіншілік береді. Көптеген қышқылды ортада еритін гидроксидтерді, не әлсіз қышқылдардың тұздарын (карбонаттар, оксалаттар, кейбір сульфидтер т.б.) гомогенді ерітіндіден тұндыру ыңғайлы. Бұл жағдайда тұндыратын зат пен тұнбаға түсіргішті қышқыл ортада араластырады. Қышқыл ортада тұнба түзілмейді. Содан кейін ерітіндіге жүйедегі протондарды байланыстыратын зат қосылады. Нәтижесінде ерітіндінің бар көлемінде қышқылдық біркелкі, ептеп азаяды, бұл ірі кристалды тұнбалар алуға жағдай жасайды. Мысалы, кальций иондарын қышқылда еритін оксалат түрінде тұндырады. Егер Са2+ және C2O42- иондарын қышқыл ортада араластырса тұнба түзілмейді. Енді осы ерітіндіге карбамид құйып қыздырса, мынадай реакция жүреді: CO(NH2)2 + H2O ↔ 2NH3 + CO2 Реакцияның нәтижесінде баяу бөлінетін аммиак ептеп ерітіндінің қышқылдығын азайтып, CaC2O4 тұнбасының пайда болуына мүмкіншілік береді. Пайда болған кристалдар өте ірі және таза болады. Карбамидті осы жолмен Fe3+ және Al3+ иондарының жеңіл сүзілетін, таза гидроксидтерін тұндыруға пайдалануға болады. Кристалды тұнба түзілуге тұнбаның ерігіштігін арттыру да (ε-ні жоғарылату) көмектеседі. Тұнбаның ерігіштігі ерітіндіні қыздырғанда, оны сұйылтқанда және қышқылдығын көбейткенде артады. Тұнба түсіп болғаннан кейін оның ерігіштігін азайту керек, әйтпесе тұндыру толық болмауы мүмкін. Мысалы, BaSO4- тұнбасының ерігіштігін арттыру үшін оны ыстық ерітінділерден және HCl қатысында тұндырады. Тұндырудың аяғанда ерітіндіні суытып және тұнбаға түсіргіштің сәл артық мөлшерін құйып, BaSO4-тің ерігіштігін тағы азайтады. Сонымен кристалды тұнбаны тұндырудың мынадай ережелерін тұжырымдауға болады: тұндыруды сұйытылған ерітіндіден жүргізу; тұнбаға түсіргішті ептеп, тамшылап қосу; бір жерде асақанығуды болдырмау үшін тұнбатүзгіштің ерітіндісін үздіксіз араластырылатын ерітіндіге қосу керек; тұндыруды ыстық ерітінділерден жүргізу керек; тұнбаның ерігіштігін арттыратын зат қосу керек; тұнбаны үстіндегі ерітіндімен бірге бірнеше сағатқа «жетілдіруге» (ескіруге) қалдыру. Келтірілген жағдайларды қаншалықты сақтағанмен кейде ірі кристалдармен қатар өте ұсақ кристалдардың біраз мөлшері түзілуі мүмкін. Сондықтан қайтымсыз құрылымдық өзгерістер жүруі үшін тұнбаны үстіндегі ерітіндісімен бірнеше уақытқа қалдырады, яғни тұнбаны «ескіруге» қалдырады. Бұл жағдайда кристалдарды ірілендіретін және әбден жетілдіретін процестер жүреді. Кристалдардың ірілену себебі – бірдей жағдайда ұсақ кристалдардың ерігіштігінің ірі кристалдардың ерігіштігінен басым болғанында. Мысалы, тәжрибелік жолмен BaSO4-тің ұсақ кристалдарының ерігіштігі (диаметрі 0,04 мк) бірдей температурада ірі кристалдардың ерігіштігінен 1000 еседей басым екені анықталған. Ұсақ кристалдардың еруі ірі кристалдардың әрмен қарай өсуіне себеп болады, яғни рекристаллизациялану процесі жүреді. Бұл процестің механизмін былай көрсетуге болады: ірі кристалдардың ерігіштігінің аз болуына байланысты осы кристалдармен салыстырғанда қаныққан ерітінді ұсақ кристалдар тұрғысынан қанықпаған болып есептеледі де, бұл кристалдарды ерітеді. Осының нәтижесінде ерітінді ірі кристалдар үшін асақаныққан болады, сондықтан еріген зат олардың бетіне қонады. Бұл процесс ұсақ кристалдар еріп, ірі кристалдарға түгел ауысқанша жүреді. Бұл процестің жылдамдығы комнаталық температурада төмен, ал ерітіндіні қыздырса оның жылдамдығы артады. Тұнбаның «ескіруі» кристалдарды ірілетумен қатар, олардың тазаруына да себеп болады. Бұл ұсақ кристалдардың үздіксіз еріп қайтадан кристалдануына байланысты. Кристалдар ерігенде оларды ластайтын заттар да ерітіндіге ауысады, ал қайта кристалдар түзуге тек тұнбаның құрамындағы иондар ғана қатысады. жүктеу/скачать 42,45 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|