幾種共存離子與同一沉淀劑作用后所形成化合物,溶解度很可能有顯著的差別(至少其中之一與其他幾種比較(表3-1),這是進(jìn)行選擇性沉淀(分級(jí)沉淀和沉淀分離)的基礎(chǔ)。在此基礎(chǔ)上,我們就有可能通過控制沉淀劑的離子濃度,使其中能生成溶解度最小的化合物的離子完全被沉淀,而其余離子完全不被沉淀(與原濃度有關(guān))。另一方面,我們還可通過控制其余離子的濃度的辦法(掩蔽法),來防止這些離子的沉淀,因?yàn)橐环N沉淀的離子積的大小是由相作用的離子的濃度共同決定的。這就是進(jìn)行選擇性沉淀(分級(jí)沉淀法和沉淀法分離的關(guān)鍵。具體地說,有以下幾種辦法:
(一)應(yīng)用專屬或選擇性沉淀劑
所謂專屬沉淀劑(或其他試劑),其專屬性并非絕對(duì)的,而是和共存離子的性質(zhì)以及實(shí)驗(yàn)條件分不開的。實(shí)際上,絕對(duì)專屬的試劑幾乎是沒有的,通常是在一定條件下的選擇性試劑。例如,醋酸雙氧鈾鋅是Na+離子的專屬沉淀劑,丁二酮肟是Ni2+離子的專屬沉淀劑等,它們的專屬性都與實(shí)驗(yàn)條件有關(guān)。當(dāng)然,還應(yīng)與其他辦法結(jié)合起來使用,以提高選擇性。
(二)控制沉淀劑離子的濃度
由于不同金屬離子與同一沉淀劑所形成的沉淀的溶解度有顯著的差別,通過控制沉淀劑離子的濃度,可以有目的地進(jìn)行沉淀或分離。例如定性分析中的三價(jià)金屬與二價(jià)金屬氫氧化物的分離;第二組陽(yáng)離子與其他各組陽(yáng)離子硫化物的分離;鉻酸鉭與鉻酸鍶的分離等等,這些分離中所用沉淀劑離子的濃度都可通過pH值的調(diào)節(jié)來控制,同時(shí)為了保持沉淀劑離子濃度在整個(gè)沉淀過程中保持恒定不變,時(shí)常加入適當(dāng)?shù)木彌_劑。許多有機(jī)沉淀劑與弱酸鹽(布氏堿和路氏堿)相似,也可通過對(duì)pH值的調(diào)節(jié)來提高它們的選擇性。例如,8-羥基喹啉鹽在不同的pH值下,與不同的金屬離子形成沉淀。
(三)控制其他離子的濃度一一拖蔽法
當(dāng)幾種共存離子與同一沉淀劑所成沉淀的溶解度相差不大時(shí),為了只使一種離子沉淀,就必須將其他離子分離除去,或降低其濃度(加入絡(luò)合劑或調(diào)整pH)到不能發(fā)生沉淀的程度,或改變?yōu)?/span>
表10-2在不同的pH下與8-羥基喹啉成沉淀的金屬離子 | ||
金屬,pH | 金屬,pH | 金屬,pH |
Al 4.4--9.8 | Ga 3.1--11.5 | Ti 4.8--8.6 |
Be 8.0--8.4 | In 5.4-- | Tl 4.4--8.0 |
Bi 4.8--9.4 | Mg 9.5--12.0 | U 5.7--9.0 |
Ca 9.2--13 | Mn 5.9--9.5 | V 2.7--6.1 |
Cd 5.4-- | Mo 3.3--7.6 | Ta 5.0--5.6 |
Co 4.9--11.6 | Ni 4.6--10.0 | Zn 4.6--13.6 |
Cu 2.7-- | Pb 8.4--12.3 | |
FeIII 2.8--11.2 |
Th 4.4--8.8 |
不能產(chǎn)生沉淀的另一價(jià)態(tài)。這些都屬于掩蔽法的范圍。
上面(二)中所述控制pH的方法,是在沉淀金屬陽(yáng)離子時(shí)控制沉淀劑離子濃度,如果是用金風(fēng)高子來沉淀陰離子,則是用pH控制被沉淀的離子的濃度了。例如,在CrO42-或PO43-存在下,用BaC12沉淀SO42-時(shí),為了防止CrO42-或PO43-被沉淀,就應(yīng)在強(qiáng)酸性溶液中進(jìn)行沉淀,因?yàn)殂t酸和磷酸都是弱酸,H+離子就對(duì)它們的酸根離子起了拖蔵作用,由于CrO42-很容易同 Baso4共沉淀,最好用乙醇在鹽酸存在下將它還原為陽(yáng)離子Cr3,酒精被氧化為乙醛或醋酸,甚至產(chǎn)生元素碳)。
在化學(xué)分析中,最常用的掩蔵劑是絡(luò)合劑(無機(jī)的或有機(jī)的)。表10-3和上冊(cè)的表7-3列出在EDTA和NTA的掩蔽下進(jìn)行選擇性沉淀的一些示例。
利用解蔽的辦法也可進(jìn)行分級(jí)沉淀。例如,Ba2+、Sr2+、Ca2+與EDTA所形成EDTA絡(luò)合物的穩(wěn)定度,是按Ba2+→Sr2+→Ba2+的順序遞降(表4-9)的。因此,當(dāng)它們的EDTA絡(luò)合物在堿性溶液中的pH值降到8的左右時(shí),BaSO4首先析出沉淀,降至5的左右時(shí),SrSO4沉淀,只有Ca2+留在溶液中。又如,在過量EDTA存在下,Ba2+因形成絡(luò)合物BaY2-,而不能析出 BAcro4沉淀(Sr2+同樣);當(dāng)慢慢加入Mg2+時(shí),Ba2+慢被Mg2+取代,從而析出 BaCro4沉淀。用此法,在Ba:Sr=1:1時(shí),可能有>997%的Ba被沉淀,而只有<0.6%的Sr被沉淀。