Методы осаждения и соосаждения

Химическое фракционное осаждение применяют для разделения смесей ионов, образующих однотипные соли различной растворимости, такие как сульфаты и хроматы бария и кальция, сульфиды ряда металлов (при определенном pH раствора).

Для разделения смесей катионов применяют как неорганические, так и органические реагенты. Органические осадители имеют преимущества перед неорганическими: низкая растворимость в воде образующихся осадков; меньшая степень соосаждения посторонних элементов; легкая фильтруемость осадков; высокая специфичность.

Особое значение в аналитической практике имеют реакции образования внутрикомплексных солей органических реагентов с катионами металлов, протекающие по схеме.

где R — органический остаток; Ме^п+ — катион металла.

Состояние равновесия зависит от реакции среды, на этом основано разделение катионов. Например, 8-оксихинолин C₉H₆NOH образует малорастворимые внутрикомплексные соли со многими катионами при разных значениях pH:

Из других органических реагентов-осадителей широко применяют диметилглиоксим, а-нитрозо-|3-нафтол, купферон, антраниловую, фениларсоновую, миндальную кислоты и др.

При выделении определяемого элемента в виде труднорастворимого соединения в осадок обычно переходят в большем или меньшем количестве компоненты, которые в данных условиях сами по себе не осаждаются. Это явление называется соосаждением, его применяют для концентрирования ионов.

Соосаждение — один из наиболее легковыполнимых и эффективных методов концентрирования. В раствор, содержащий следовые количества определяемого иона, вводят катион (или анион), который осаждают подходящим реактивом в виде малорастворимого соединения. При этом соосаждаются и следы определяемого иона. Таким образом, получающийся осадок является коллектором, т. е. собирателем определяемых ионов. Установлено, что чем меньше концентрация обнаруживаемого иона в растворе, тем полнее он сорбируется коллектором. Причины соосаждения определяемых ионов (или соединений) на поверхности частиц коллектора — ионный обмен, образование твердых растворов.

В аналитической практике применяют малорастворимые соосадители как неорганические (гидроксиды алюминия и железа), так и органические (производные метилового фиолетового, метилового оранжевого, нафталина и др.).

Для выделения микропримесей необязательно вводить в анализируемый раствор посторонний реагент. Коллектором может служить осадок, образующийся при частичном выделении элемента-матрицы. Например, при анализе солей никеля, кобальта, цинка, меди примесь железа выделяют частичным осаждением матрицы в виде фосфата.

Выбор коллектора определяется его способностью осаждать следовые количества вещества достаточно полно и не мешать определению микрокомпонента. Этим требованиям в большей мере отвечают органические соосадители. Применение органических коллекторов позволяет практически полностью извлекать следовые количества элементов из очень разбавленных растворов.

На соосаждение влияют химические и кристаллохимические свойства компонентов, скорость и порядок добавления реагентов, «старение» осадка, кислотность раствора, температура и др.

По степени абсолютного концентрирования и простоте выполнения соосаждение является одним из эффективных методов. Коэффициент концентрирования тяжелых металлов при содержании в пробе 10^-9— 10⁶ г/л достигает 1000, степень извлечения превышает 90%.

Метод соосаждения применяют при анализе пресных, морских и сточных вод. Например, непосредственное определение содержания урана в воде или в ее сухом остатке невозможно, однако неорганические соосадители позволяют концентрировать уран из морской воды. Наилучшие результаты получены с применением некоторых органических соосадителей (метод В. И. Кузнецова): осадок отфильтровывают и озоляют, выделенный из морской воды уран определяют в золе.