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沉淀

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 | style="background: #66CCFFFF2400" align= center| '''<big>沉淀</big> ''' 
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从字意上理解,'''沉淀'''是指有一种 [[ 物质 ]] 由于密度比它所在的体系大且又不溶于它们从而沉了下去。
沉淀(precipitation)操作则是将溶液中的目的产物或主要 [[ 杂质 ]] 以无定形固相形式析出再进行分离的单元操作。 沉淀法有等电点沉淀法、 [[ 盐析法 ]] 、有机溶剂沉淀法等。<ref>[ https://www.360kuai.com/pc/97717ddcd86dae76f?cota=3&kuai_so=1&sign=360_7bc3b157&refer_scene=so_55 自我沉淀的9个好方法], 快资讯 , 2022-03-25</ref>
从字意上理解就是指有一种物质由于密度比它所在的溶剂或 [[ 溶液 ]] 大且又不溶于它们从而沉了下去。
事实上沉淀多为难溶物(20°C时每100克水中溶解的克数小于0.01克)。
==原理==
从液相中产生一个可分离的固相的过程,或是从过饱和溶液中析出的难溶 [[ 物质 ]] 。沉淀作用表示一个新的凝结相的形成过程,或由于加入沉淀剂使某些离子成为难溶化合物而沉积的过程。产生沉淀的化学反应称为沉淀反应。物质的沉淀和溶解是一个平衡过程,通常用溶度积常数Ksp来判断难溶盐是沉淀还是溶解。溶度积常数是指在一定温度下,在难溶电解质的饱和溶液中,组成沉淀的各离子浓度的乘积为一常数。分析化学中经常利用这一关系,借加入同离子而使沉淀 [[ 溶解度 ]] 降低,使残留在溶液中的被测组分小到可以忽略的程度。
==分类==
沉淀可分为晶形沉淀和非晶形沉淀两大类型。硫酸钡是典型的晶形沉淀,Fe2O3·nH2O是典型的 [[ 非晶形沉淀 ]] 。晶形沉淀内部排列较规则,结构紧密,颗粒较大,易于沉降和过滤;非晶形沉淀颗粒很小,没有明显的晶格,排列杂乱,结构疏松,体积庞大,易吸附杂质,难以过滤,也难以洗干净。
==制取==
实验证明,沉淀类型和颗粒大小,既取决于物质的本性,又取决于沉淀的 [[ 条件 ]] 。在实际工作中,须根据不同的沉淀类型选择不同的沉淀条件,以获得合乎要求的沉淀。对晶形沉淀,要在热的稀溶液中,在搅拌下慢慢加入稀沉淀剂进行沉淀。沉淀以后,将沉淀与母液一起放置,使其“陈化”,以使不完整的晶粒转化变得较完整,小晶粒转化为大晶粒。而对非晶形沉淀,则在热的浓溶液中进行沉淀,同时加入大量 [[ 电解质 ]] 以加速沉淀微粒凝聚,防止形成胶体溶液。沉淀完毕,立即过滤,不必陈化。
==作用==
在经典的定性分析中,几乎一半以上的检出反应是 [[ 沉淀反应 ]] 。在定量分析中,它是重量法和沉淀滴定法的基础。沉淀反应也是常用的分离方法,既可将欲测组分 [[ 分离 ]] 出来,也可将其它共存的干扰组分沉淀除去。
==种类==
Cu(OH)2蓝色絮状沉淀
BaSO4白色 [[ 沉淀]]
Mg(OH)2白色沉淀
CuO黑色沉淀
Cu2O [[ 红色 ]] 沉淀
Cu2(OH)2CO3暗绿色沉淀
Fe(OH)3红褐色沉淀
Fe(OH)2为白色 [[ 絮状 ]] 沉淀(在空气中很快变成灰绿色,再变成Fe(OH)3红褐色沉淀)
Fe2O3 红棕色沉淀
FeCO3 灰色沉淀
FeS2 [[ 黄色 ]] 沉淀
AgBr淡黄色沉淀
AgBr 浅黄色沉淀
AgCl [[ 白色 ]] 沉淀
Ag3PO4黄色沉淀
PbS黑色沉淀
CuSO4+2NaOH = Cu(OH)2↓+Na2SO4 [[ 蓝色 ]] 沉淀生成、上部为澄清溶液质量守恒定律实验
Ca(OH)2+CO2 = CaCO3↓+ H2O澄清石灰水变浑浊 应用CO2检验和石灰浆粉刷墙壁
Ca(HCO3)2 = CaCO3↓+H2O+CO2↑ 白色沉淀、产生使澄清石灰水变浑浊的气体水垢形成。 [[ 钟乳石 ]] 、石笋的形成
HCl+AgNO3 = AgCl↓+HNO3 生成白色沉淀、不溶解于 [[ 稀硝酸 ]] 检验Cl-的原理
Ba(OH)2+ H2SO4 = BaSO4↓+2H2O 生成白色沉淀、不溶解于稀硝酸检验SO42-的原理
Ba(NO3)2+H2SO4 = BaSO4↓+2HNO3 生成白色沉淀、不溶解于稀硝酸检验SO42-的原理
FeCl3+3NaOH = Fe(OH)3↓+3NaCl 溶液黄色褪去、有红 [[ 褐色 ]] 沉淀生成
AlCl3+3NaOH = Al(OH)3↓+3NaCl 有白色沉淀生成
MgCl2+2NaOH = Mg(OH)2↓+2NaCl有白色沉淀产生
CuCl2+2NaOH = Cu(OH)2↓+2NaCl 溶液蓝色褪去、有 [[ 蓝色 ]] 沉淀生成
CaO+ H2O = Ca(OH)2 白色块状固体变为粉末、生石灰制备石灰浆
Ba(OH)2+Na2CO3 = BaCO3↓+2NaOH 有白色沉淀生成
Ca(OH)2+K2CO3 = CaCO3↓ +2KOH 有白色 [[ 沉淀 ]] 生成
AgNO3+NaCl = AgCl↓+NaNO3 白色不溶解于稀硝酸的沉淀(其他氯化物类似反应) 应用于检验溶液中的氯离子
CaCl2+Na2CO3 = CaCO3↓+2NaCl 有白色沉淀生成
MgCl2+Ba(OH)2 = BaCl2+Mg(OH)2↓ 有 [[ 白色 ]] 沉淀生成
==类型==
按照水中悬浮颗粒的浓度、性质及其絮凝性能的不同,沉淀可分为以下几种类型。
1.自由沉淀。悬浮颗粒的浓度低,在沉淀过程中呈离散状态,互不粘合,不改变 [[ 颗粒 ]] 的形状、尺寸及密度,各自完成独立的沉淀过程。这种类型多表现在沉砂池、初沉池初期。
2.絮凝沉淀。悬浮颗粒的浓度比较高(50~500mg/L),在沉淀过程中能发生凝聚或絮凝作用,使悬浮颗粒互相碰撞凝结,颗粒质量逐渐增加,沉降速度逐渐加快。经过混凝处理的水中颗粒的沉淀、初沉池后期、生物膜法二沉池、活性污泥法二沉池初期等均属 [[ 絮凝 ]] 沉淀。
3.拥挤沉淀。悬浮颗粒的浓度很高(大于500mg/L),在沉降过程中,产生颗粒互相干扰的现象,在清水与浑水之间形成明显的交界面(混液面),并逐渐向下移动,因此又称成层沉淀。活性污泥法二沉池的后期、浓缩池上部等均属这种 [[ 沉淀 ]] 类型。
4.压缩沉淀。悬浮颗粒浓度特高(以至于不再称水中颗粒物浓度,而称固体中的含水率),在沉降过程中,颗粒相互接触,靠重力压缩下层颗粒,使下层颗粒间隙中的液体被挤出界面上流,固体颗粒群被浓缩。活性污泥法二沉池污泥斗中、浓缩池中污泥的 [[ 浓缩 ]] 过程属此类型。
==滤过和干燥==
(一)沉淀的滤过
滤过是使沉淀和 [[ 母液 ]] 分开,与过量沉淀剂、共存组分或其他杂质分离,从而得到纯净的沉淀。
若后续处理需要灼烧的沉淀,用定量滤纸过滤,这种滤纸已用HCl和HF处理,大部分 [[ 无机物 ]] 已被除去,每张滤纸灼烧后残留灰分小于0.2mg。根据沉淀的性质,选择疏密程度不同的定量滤纸。①一般无定形沉淀,应选用疏松的快速滤纸;②粗粒的晶形沉淀,可选用较紧密的中速滤纸;③较细粒的晶形沉淀,应选用最紧密的慢速滤纸。若只需烘干即可得到称量形式的沉淀,常用 [[ 玻璃 ]] 砂芯坩埚或玻璃砂芯漏斗减压抽滤,根据沉淀的性状选择不同型号滤器。
过滤时均采用“倾泻法”。若沉淀的溶解度随温度变化不大,采用趁热过滤更好。
(二)沉淀的洗涤
沉淀的洗涤是为了洗去沉淀表面吸附的杂质和混杂在沉淀中的母液。洗涤时选择合适的洗液,可减少沉淀的 [[ 溶解 ]] 损失和避免形成胶体。选择洗液的原则是:①溶解度小而不易形成胶体的沉淀可采用蒸馏水洗涤;②溶解度大的晶形沉淀可用稀沉淀剂(干燥或灼烧可除去)溶液或沉淀的饱和溶液洗涤;③对于易胶溶的无定形沉淀,应选用易挥发的电解质稀溶液洗涤;④沉淀的溶解度随温度变化不大时,可用热溶液洗涤。采用倾泻法洗涤沉淀,洗涤过程遵循少量多次原则,洗涤 [[ 干净 ]] 与否可采用特效反应进行检查。
(三)沉淀的干燥或灼烧和恒重
为了除去沉淀中的水分和挥发性 [[ 物质 ]] ,以及使沉淀分解为组分恒定的称量形式,沉淀需要干燥或灼烧。干燥是在110~120℃烘40~60分钟,除去沉淀中的水分和挥发性物质得到沉淀的称量形式。灼烧是在800℃以上,彻底去除水分和 [[ 挥发性 ]] 物质,并使沉淀分解为组成恒定的称量形式。
== 参考来源 ==
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{{#iDisplay:o303598cdrp|480|270|qq}}
<center>已经沉金,金粉沉淀中!</center>
</center>
== 参考资料 ==
{{reflist}} [[Category: 340 化學總論]]
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