Использование реакций осаждения в аналитической химии

Реакции осаждения широко используются в аналитической химии с различными целями:

1) для обнаружения [3];

2) для разделения [3];

3) для определения. На использовании реакций осаждения основаны следующие методы количественного химического анализа:

§ гравиметрический метод осаждения [4];

§ осадительное титрование;

§ косвенные методы определения в кислотно-оснóвном, окислительно-восстановительном и комплексометрическом титровании [4].

При выполнении анализа с использованием реакций осаждения возникает необходимость в проведении различного типа расчетов и обоснований с использованием табличной величины K_S⁰. Константа растворимости – одна из основных характеристик осадка, численное значение которой необходимо для решения многих химико-аналитических задач:

1) расчет растворимости осадков при заданных условиях:

§ в воде (через K_S⁰ при I → 0 или через K_S при I > 0);

§ в присутствии одноименных ионов (через K_S⁰ при I → 0 или через K_S при I > 0);

§ в присутствии разноименных ионов (через K_S);

2) расчет условий растворения и осаждения осадков:

§ условий количественного осаждения малорастворимого соединения [2, с. 24, пример 4];

§ условий начала образования осадка;

§ условий, при которых осадок не выпадает;

3) прогнозирование возможности выпадения осадка при смешении растворов заданной концентрации (путем сравнения K_S⁰ и ПС);

4) выбор осадителя и осаждаемой формы для конкретного иона [2, с. 24, пример 5];

5) оценка возможности обнаружения или количественного определения конкретного иона с использованием реакций осаждения [2, с. 24, пример 6].

Примеры выполнения расчетов

Расчет значения реальной константы растворимости

Пример 5. Рассчитать значение K_S для Ca₃(PO₄)₂ в растворе с ионной силой, равной 0,1 моль/л.

Решение. Запишем равновесие между осадком и раствором, которое устанавливается в насыщенном растворе малорастворимой соли Ca₃(PO₄)₂:

Ca₃(PO₄)₂↓ ↔ 3Ca²⁺ + 2PO₄^3–.

Это равновесие описывается термодинамической константой растворимости K_S⁰. Ее численное значение приведено в таблице [1; 2, табл. 6] и составляет 2,0·10^–29. Оно пригодно для расчета растворимости соли, если ионная сила I = 0.

Для расчета растворимости при I > 0 необходимо воспользоваться реальной константой K_S, которая вычисляется на основании табличных величин – значения K_S⁰ и значений коэффициентов активности ионов осадка при данной ионной силе.

В таблице [1; 2, табл. 1] находим значения коэффициентов активности ионов кальция (II) и фосфат-ионов при I = 0,1 моль/л: