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沉澱物

鎖定
沉澱物,在化學上指從溶液中析出固體物質的過程;也指在沉澱過程中析出的固體物質。事實上沉澱多為難溶物(20°C時溶解度<0.01g)。在化學實驗和生產中廣泛應用沉澱方法進行物質的分離。
中文名
沉澱物
外文名
precipitation
拼    音
chén diàn wù
釋    義
從溶液中釋出的難溶解的固體物質
反    應
化學反應
原    理
從過飽和溶液中析出的難溶物質

目錄

沉澱物標識

通常在化學反應方程式中沉澱會被標上“↓”,如:
Ca(OH)2+CO2CaCO3↓+H2O
從液相中產生可分離固相物的過程。 [1] 

沉澱物科學術語

沉澱物原理

從液相中產生一個可分離的固相的過程,或是從過飽和溶液中析出的難溶物質。沉澱作用表示一個新的凝結相的形成過程,或由於加入沉澱劑使某些離子成為難溶化合物而沉積的過程。產生沉澱的化學反應稱為沉澱反應。物質的沉澱和溶解是一個平衡過程,通常用溶度積常數Ksp來判斷難溶鹽是沉澱還是溶解。溶度積常數是指在一定温度下,在難溶電解質的飽和溶液中,組成沉澱的各離子濃度的乘積為一常數。分析化學中經常利用這一關係,借加入同離子而使沉澱溶解度降低,使殘留在溶液中的被測組分小到可以忽略的程度。 [1] 

沉澱物分類

沉澱可分為晶形沉澱和非晶形沉澱兩大類型。硫酸鋇是典型的晶形沉澱,Fe2O3·nH2O是典型的非晶形沉澱。晶形沉澱內部排列較規則,結構緊密,顆粒較大,易於沉降和過濾;非晶形沉澱顆粒很小,沒有明顯的晶格,排列雜亂,結構疏鬆,體積龐大,易吸附雜質,難以過濾,也難以洗乾淨。

沉澱物製取

實驗證明,沉澱類型和顆粒大小,既取決於物質的本性,又取決於沉澱的條件。在實際工作中,須根據不同的沉澱類型選擇不同的沉澱條件,以獲得合乎要求的沉澱。對晶形沉澱,要在熱的稀溶液中,在攪拌下慢慢加入稀沉澱劑進行沉澱。沉澱以後,將沉澱與母液一起放置,使其“陳化”,以使不完整的晶粒轉化變得較完整,小晶粒轉化為大晶粒。而對非晶形沉澱,則在熱的濃溶液中進行沉澱,同時加入大量電解質以加速沉澱微粒凝聚,防止形成膠體溶液。沉澱完畢,立即過濾,不必陳化。 [1] 

沉澱物作用

在經典的定性分析中,幾乎一半以上的檢出反應是沉澱反應。在定量分析中,它是重量法沉澱滴定法的基礎。沉澱反應也是常用的分離方法,既可將欲測組分分離出來,也可將其它共存的干擾組分沉澱除去。

沉澱物種類

氯化銀沉澱;
Cu(OH)2藍色絮狀沉澱;
BaSO4白色沉澱;
Mg(OH)2白色沉澱;
Al(OH)3白色沉澱;
BaCO3白色沉澱;
CuO黑色沉澱;
Cu2O紅色沉澱;
Cu2(OH)2CO3暗綠色沉澱;
CaCO3白色沉澱;
Fe(OH)3紅褐色沉澱;
Fe(OH)2為白色絮狀沉澱(在空氣中很快變成灰綠色,再變成Fe(OH)3紅褐色沉澱);
Fe2O3紅棕色沉澱;
FeO黑色沉澱;
FeCO3灰色沉澱;
FeS2黃色沉澱;
AgBr淡黃色沉澱;
Ag2CO3 黃色沉澱;
AgBr 淺黃色沉澱;
AgCl白色沉澱;
Ag3PO4黃色沉澱;
PbS黑色沉澱。 [1] 

沉澱物pH值

金屬離子
開始沉澱
完全沉澱
Fe3+
2.7
3.7
Al3+
3.7
4.7
Cu2+
4.4
6.4
Zn2+
6
8
Co2+
6.7
8.7
Fe2+
7.6
9.6
Mn2+
7.8
9.8
Mg2+
9.3
10.8

沉澱物反應

CuSO4+2NaOH=Cu(OH)2↓+Na2SO4 藍色沉澱生成、上部為澄清溶液質量守恆定律實驗;
Ca(OH)2+CO2= CaCO3↓+ H2O澄清石灰水渾濁應用CO2檢驗和石灰漿粉刷牆壁;
HCl+AgNO3= AgCl↓+HNO3 生成白色沉澱、不溶解於稀硝酸檢驗Cl-的原理;
Ba(OH)2+ H2SO4=BaSO4↓+2H2O 生成白色沉澱、不溶解於稀硝酸檢驗SO42-的原理;
BaCl2+ H2SO4=BaSO4↓+2HCl 生成白色沉澱、不溶解於稀硝酸檢驗SO42-的原理;
Ba(NO3)2+H2SO4=BaSO4↓+2HNO3 生成白色沉澱、不溶解於稀硝酸檢驗SO42-的原理;
FeCl3+3NaOH=Fe(OH)3↓+3NaCl 溶液黃色褪去、有紅褐色沉澱生成;
AlCl3+3NaOH=Al(OH)3↓+3NaCl 有白色沉澱生成;
MgCl2+2NaOH = Mg(OH)2↓+2NaCl有白色沉澱產生;
CuCl2+2NaOH = Cu(OH)2↓+2NaCl 溶液藍色褪去、有藍色沉澱生成;
CaO+ H2O = Ca(OH)2 白色塊狀固體變為粉末、生石灰製備石灰漿;
Ca(OH)2+SO2=CaSO3↓+ H2O 有白色沉澱生成 初中一般不用;
Ca(OH)2+Na2CO3=CaCO3↓+2NaOH 有白色沉澱生成 工業製取燒鹼、實驗室制少量燒鹼;
Ba(OH)2+Na2CO3=BaCO3↓+2NaOH 有白色沉澱生成;
Ca(OH)2+K2CO3=CaCO3↓ +2KOH 有白色沉澱生成;
AgNO3+NaCl = AgCl↓+NaNO3 白色不溶解於稀硝酸的沉澱(其他氯化物類似反應) 應用於檢驗溶液中的氯離子;
BaCl2 + Na2SO4 = BaSO4↓+2NaCl 白色不溶解於稀硝酸的沉澱(其他硫酸鹽類似反應) 應用於檢驗硫酸根離子;
CaCl2+Na2CO3= CaCO3↓+2NaCl 有白色沉澱生成;
MgCl2+Ba(OH)2=BaCl2+Mg(OH)2↓ 有白色沉澱生成。 [1] 

沉澱物類型

按照水中懸浮顆粒的濃度、性質及其絮凝性能的不同,沉澱可分為以下幾種類型。
飲料瓶中的沉澱物
1.自由沉澱懸浮顆粒的濃度低,在沉澱過程中呈離散狀態,互不粘合,不改變顆粒的形狀、尺寸及密度,各自完成獨立的沉澱過程。這種類型多表現在沉砂池初沉池初期。
2.絮凝沉澱。懸浮顆粒的濃度比較高(50~500mg/L),在沉澱過程中能發生凝聚或絮凝作用,使懸浮顆粒互相碰撞凝結,顆粒質量逐漸增加,沉降速度逐漸加快。經過混凝處理的水中顆粒的沉澱、初沉池後期、生物膜法二沉池、活性污泥法二沉池初期等均屬絮凝沉澱
3.擁擠沉澱。懸浮顆粒的濃度很高(大於500mg/L),在沉降過程中,產生顆粒互相干擾的現象,在清水與渾水之間形成明顯的交界面(混液麪),並逐漸向下移動,因此又稱成層沉澱。活性污泥法二沉池的後期、濃縮池上部等均屬這種沉澱類型。
4.壓縮沉澱。懸浮顆粒濃度特高(以至於不再稱水中顆粒物濃度,而稱固體中的含水率),在沉降過程中,顆粒相互接觸,靠重力壓縮下層顆粒,使下層顆粒間隙中的液體被擠出界面上流,固體顆粒羣被濃縮。活性污泥法二沉池污泥鬥中、濃縮池中污泥的濃縮過程屬此類型。 [1] 
參考資料
  • 1.    無機化學 冶金工業出版社 孫挺,張霞 2011