Chimie 3

Metoda precipitrii

Procesul de precipitare este cunoscut de mult timp ca un procedeu folosit pentru separare; separarea prin precipitare se bazeaz pe transferul speciei dintr-o faz lichid, ntr-o faz solid urmat de izolarea acestuia din soluiei printr-un proces mecanic (filtrare, centrifugare etc.).

Procesul de precipitare este influenat de mai muli factori, dintre care pot fi amintii: natura i numrul compuilor de determinat, compoziia probei, gradul de exactitate cerut, tipul metodei analitice aplicate pentru dozarea final, condiiile experimentale adoptate pentru obinerea unui compus greu solubil i cu o structur morfologic corespunztoare pentru a fi uor de filtrat i splat (pH reactiv specific pentru precipitare, tria ionic, temperatura de uscare etc.).

Metodele de separare de precipitare se bazeaz, n principiu, pe capacitatea unor elemente de a forma n anumite condiii compui greu solubili ce pot fi izolai din sistem. Solubilitatea precipitatelor este influenat de pH-ul soluiei. Influena concentraiei ionilor de hidrogen i a ionilor de oxidrilic se manifest fie prin participarea acestor ioni n structura precipitatului, fie prin reaciile ce au loc ntre constituenii precipitatului i ionii respectivi. Controlul pH-ului i modificarea convenabil a acestuia, poate duce prin precipitare la separri selective, ca exemple de separri selective pot fi: precipitarea sulfurilor, cationilor din grupa hidrogenului sulfurat i a sulfurii de amoniu, precipitarea carbonailor, alcalino-pmntoi etc.

Pentru a se rezolva o bun separare prin precipitare, precipitatul trebuie s ndeplineasc o serie de condiii: s aib un produs de solubilitate mic, s aib o structur adecvat care s permit depunerea rapid, s se filtreze uor i repede, mrimea particulelor s fie ct mai mare.

Precipitarea selectiv i cantitativ se poate realiza cu reactivi anorganici sau organici n diferite condiii practice. Reaciile de precipitare trebuie s decurg cu vitez mare sau s se poat mri viteza prin creterea temperaturii i s nu fie nsoit de reacii secundare, iar precipitatele ce se obin s poat fi aduse ntr-o form stabil n condiiile mediului ambiant.

n majoritatea cazurilor se alege i se utilizeaz numai reaciile din care rezult precipitate greu solubile, deci, practic, insolubile. Nu exist substana insolubil 100%, exist ntr-o msur foarte mic. Parametrii cantitativi de apreciere a unei reacii de precipitare sunt produsul de solubilitate i solubilitatea.

A- (anion) + B+ (cation) AB (precipitat)

Ke =

Ke = constant de echilibru

Ka = Ka = constant de aciditate, f = factor de activitate

Substana greu solubil format, din reacia AB, este n echilibru cu o cantitate mic de substan dizolvat i cu ionii provenii din disocierea poriunii de precipitat dizolvat.

AB (precipitat) AB (dizolvat) A- + B+

La echilibru, concentraia: [A-] = [B+] = S (solubilitatea)

PS = [A-] x [B+] = S x S = S2

PS = produsul de solubilitate

Solubilitatea unei substane: S =S

Prin urmare produsul de solubilitate (PS) este egal cu produsul concentraiilor ionilor A- i B+ i este o mrime constant la temperatur constant. Pe de alt parte solubilitatea exprim concentraia n mol/litru a substanei la o anumit temperatur (22oC) i se noteaz cu (S). O substan greu solubil ncepe s precipite numai cnd produsul concentraiilor ionilor si este mai mare dect valoarea produsului su de solubilitate.

PS [Pb2+] = 10-4

Prin urmare concentraia ionilor de plumb este destul de mare n mediul de reacie dac se ine seama c ionul poate fi considerat ca fiind precipitat cantitativ atunci cnd concentraia sa este mai mic de 10-6 g ioni/litru, adugnd alcool scade constanta sa dielectric i, implicit, puterea sa disociat, concentraia ionilor de plumb scznd la 10-6 g ioni/litru ceea ce corespunde la un PS = 10-12 g ioni/litru. Deci, produsul de solubilitate a sulfatului de plumb scade de circa o sut de ori.

Pb2+ (CH3COO)-2 + H2O4 PbSO4 + HOOCCH3

Ionii strini de compoziia precipitatului influeneaz solubilitatea acestuia ntr-o msur cu att mai mare cu ct sarcina i concentraia lor sunt mai mari, acest fenomen se poate explica prin variaia triei ionice a soluiei care trebuie s fie luat n considerare prin intermediul coeficienilor de activitate. n prezena ionilor strini valorile coeficienilor de activitate se micoreaz datorit creterii triei ionice, n consecin, solubilitatea electroliilor greu solubili va fi ntotdeauna mai mare n prezena ionilor strini dect n ap pur. Prezena ionului comun duce la micorarea sensibil a solubiliti precipitatului dar uneori se constat c un exces de reactivi conduce la solubilizarea substanei precipitate. Acest efect l produc ntotdeauna reactivii care funcioneaz i ca ageni formatori de compleci solubili.

A- + B+ AB, A- (n exces) A2B-, A3B2-

Ag+ + Cl- AgCl, exces de Cl AgCl-2

Solubilitatea celor mai multe substane este puternic influenat de activitatea soluiei. Sub aspectul dependenei de pH, se deosebesc 2 tipuri de reacii de precipitare:

1) Reacia de precipitare care are loc fr variaia pH-ului.

AgNO3 + HCl AgCl + HNO3 (acid azotic)

BaCl2 + H2O4 BaSO4 + 2HCl

2) Reacia de precipitare este nsoit de o mrire a aciditii soluiei.

ZnCl2 + H2S (acid sulfhidric) ZnS + 2 HCl2-

1