تحقیق در مورد واکنشهای رسوبی

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

دسته بندی : وورد

نوع فایل :  .doc ( قابل ویرایش و آماده پرینت )

تعداد صفحه : 14 صفحه

 قسمتی از متن .doc : 

واحد دانشگاه میبد

موضوع:شیمی کلوییدی

استاد:مهندس خواست

اسامی گروه: مصطفی مختاری

امیر مهدی تهیدست

بهار 86

4ج خواص رسوبها و واکنشگرهای رسوب دهنده

4c Properties of precipitates and precipitating Reagents

یک عامل رسوب دهنده وزنی ایده آل ( رسوب دهنده ) باید به طور اختصاصی یا لااقل به طور انتخابی با آنالیت به طور کامل واکنش دهد . واکنشگرهای اختصاصی که نادر هستند ، تنها با یک گونه شیمیایی منفرد واکنش می دهند . واکنشهای انتخابی که متداولترند ، با تعداد محدودی از گونه ها واکنش می دهند . به علاوه ، برای انتخاب یا اختصاصی بودن واکنشگرها ، این رسوب دهنده ایده آل باید با آنالیت طوری واکنش دهد که :

1- به سهولت صاف شده و با شستشو از آلوده کننده ها عاری شود .

2- خلالیت باندازه کافی کم باشد به طوری که در طی صاف کردن و شستن ، کاهش قابل توجهی در آنالیت حاصل نشود .

3- با هوا واکنش ندهد .

4- بعد از خشک کردن یا احیاناً اشتعال ، ترکیب شناخته شده ای داشته باشد .

تعداد بسیار کمی از واکنشگرها ، رسوبهایی تولید می کنند که تمام این خواص را دارا هستند .

متغیرهایی که حلالیت را تحت تأثیر قرار می دهند در فصلهای 6 ، 7 و 8 شرح داده شده اند . در این بخش روشهایی برای به دست آوردن جامدات خالصی که به سهولت صاف شده و دارای ترکیب معلوم هستند ، مورد بحث قرار می گیرد .

4 ج -1 اندازه ذره و قابلیت صاف شدن رسوبات

-1 Particle Size and Filterability of Precipitates 4c

رسوبها که عموماً دارای ذرات بزرگی هستند ، برای کار وزنی مناسبترند ، زیرا ذرات بزرگ به راحتی صاف شده و با شستشو از ناخالصی ها عاری می شوند ، در مجموع ، چنین رسوبهایی معمولاً از رسوبهای ریز خالص ترند .

عوامل تعیین کننده ذره رسوبها

Factor that Determine the Particle Size of Precipitates

اندازه ذرات جامداتی که توسط عمل رسوب دادن تشکیل می شوند ، بسیار متفاوت است . از یک سو ، تعلیقهای کلوییدی دارای ذرات ریزی هستند که با چشم غیر مسلح قابل مشاهده نیستند ( به قطرcm 10 تا cm10 ) . ذرات کلوییدی نه تمایلی به ته نشین شدن از محلول دارند و نه به آسانی صاف می شوند . از سوی دیگر ، ذراتی با ابعادی به اندازه یکدهم میلی متر یا بیشتر وجود دارند . پراکندگی موقتی چنین ذراتی در فاز مایع ، تعلیق بلوری نامیده می شود . ذرات تعلیق بلوری تمایل دارند که به طور خود بخودی ته نشین شوند و به آسانی صاف می گردند .

سالهاست که دانشمندان تشکیل رسوب را مطالعه می کنند ، اما مکانیسم این فرایند تاکنون به طور کامل درک نشده است . واضح است که اندازه ذرات تحت تأثیر متغیرهای تجربی مانند حلالیت رسوب ، دما ، غلظت واکنش دهنده و سرعتی که واکنش دهنده ها مخلوط می شوند ، قرار می گیرد . به فرض اینکه اندازه ذرات تنها به یک خاصیت سیستم که فوق اشباع نسبی نامیده می شود ، حداقل می توان به طور کیفی اثر این متغیرها را شرح داد .

(4-3 ) = فوق اشباع نسبی

در این معادله Q غلظت ماده حل شده در لحظه و S حلالیت تعادلی آن است .

واکنشهای رسوبی عموماً آهسته هستند . بنابراین ، حتی هنگامی که یک واکنشگر رسوب دهنده قطره قطره به محلول آنالیت اضافه می شود ، احتمال تشکیل بعضی از فوق اشباعها وجود دارد . شواهد تجربی نشان می دهد که در طی زمان ورود واکنشگر به محلول ، اندازه ذرات یک رسوب با متوسط فوق اشباع نسبی به طور معکوس تغییر می کند . بنابراین ، هنگامی که بزرگ است رسوب تمایل دارد که کلوییدی باشد و وقتی که کوچک می باشد ، احتمال تشکیل جامد بلورین بیشتر است .

مکانیسم تشکیل رسوب

Mechanism of Precipitate Formation

اگر فرض کنیم که رسوب به دو طریق یعنی تشکیل هسته و رشد ذره تشکیل می شود ، آنگاه می توان اثر فوق اشباع نسبی را بر اندازه ذرات توضیح داد . با توجه به اینکه کدامیک از این دو فرایند رسوبی سریتر انجام مس شود ، می توان اندازه ذرات یک رسوب تازه تشکیل شده را تعیین نمود .

در فرایند تشکیل هسته تعداد کمی از یونها ، اتمها یا مولکولها ( شاید چهار یا پنج ) برای تشکیل یک جامد پایدار گردهم می آیند . اغلب ، این هسته ها روی سطح آلوده کننده های جامد معلق مانند ذرات گردو غبار تشکیل می شوند . در ادامه ایجاد رسوب ، رقابتی بین فرایند تشکیل هسته و رشد روی هسته حاصل ( رشد ذره ) به وجود می آید . اگر فرایند تشکیل هسته غالب شود رسوبی با تعداد زیادی از ذرات ریز حاصل می شود . اگر فرایند رشد غالبه کند ، رسوب شامل تعداد کمی از ذرات درشت است .

عقیده بر این است که سرعت فرایند تشکیل هسته بطور توانی با افزایش فوق اشباع نسبی افزایش می یابد . در مقابل ، سرعت فرایند رشد ذره فقط به طور خطی با افزایش فوق اشباع نسبی زیاد می شود . بنابراین ، هنگامی که فوق اشباع نسبی بالاست ، فرایند تشکیل هسته مکانیسم اصلی تشکیل رسوب است و تعداد زیادی ذره ریز به وجود می آید .

هنگامی که فوق اشباع نسبی پایین است ، فرایند رشد ذره غلبه کرده و ته نشینی جامد روی ذرات موجود تا توقف فرایند تشکیل هسته ادامه می یابد و در نتیجه ، یک تعلیق بلوری حاصل می شود .

کنترل تجربی اندازه ذره

Experimental Control of Particle Size

متغیرهای تجربی که فوق اشباع را به حداقل رسانده و این فرایند را به سمت رسوبهای بلوری هدایت می کنند ، عبارتند از دماهای بالا برای افزابش رسوب (S در معادله 4-3 ) محلولهای رقیق ( برای به حداقل رساندن Q ) ، افزایش آهسته عامل رسوب دهنده و خوب به هم زدن محلول . دو متغیر آخر ، غلظت ماده حل شده (Q ) را نیز در لحظه به حداقل می رساند .

به علاوه ، با کنترل Ph می توان ذرات درشت تری از رسوبی را به دست آورد که حلالیتش به Ph بستگی دارد . مثلاً ، در مورد کلسیم اکسالات با انجام قسمت عمده رسوبگیری در محیط اسیدی ضعیف که نمک در آن حلالیت متوسطی دارد ، می توان بلورهای درشتی به دست آورد که به سهولت صاف مس شوند . سپس با افزایش آهسته محلول آبی آمونیاک تا حدی که اسیدیته به میزان لازم پایین آید و همه کلسیم اکسالات رسوب کند ، رسوبگیری کامل می شود . رسوب اضافی حاصل در طی این مرحله ، روی ذرات جامد تولید شده در مرحله اول تشکیل می شود .

متأسفانه ، تحت شرایط عملی آزمایشگاهی ، بسیاری از رسوبها نمی توانند به صورت بلوری تشکیل شوند . وقتی رسوبی چنان حلالیت پایینی داشته باشد که در S در معادله 4-3 همیشه نسبت به Q ناچیز باقی بماند ، در آن صورت عموماً یک جامد کلوییدی خواهیم داشت . بنابراین ، فوق اشباع نسبی در طول فرایند تشکیل رسوب در حد بالایی باقی مانده و یک تعلیق کلوییدی حاصل می شود . مثلاً ، تحت شرایط عملی برای یک تجزیه اکسیدهای آبدار آهن (III) ، آلومینیوم ، کروم (III) و سولفیدهای بیشتر یونهای فلزات سنگین به واسطه حلالیتهای بسیار کم آنها فقط به صورت کلوییدی تشکیل می شوند .