9.3. Химическое осаждение

Под осаждением подразумевается выделение твёрдой фазы малорастворимого вещества, образующегося при химическом взаимодействии растворов двух или нескольких хорошо растворимых веществ. Кроме того, возможно выделение из раствора твёрдой фазы в результате приливания к нему другого растворителя: например, выделение из водных растворов сульфата меди этиловым спиртом, высаливание нитрата бария азотной кислотой. В таких случаях применяют как термин «кристаллизация», так и термин «осаждение».

Явления осаждения из растворов имеют более сложный характер и отличаются рядом существенных особенностей по сравнению с кристаллизацией из растворов. В процессах осаждения приходится сталкиваться только с многокомпонентными системами. Осаждение трудно растворимых веществ происходит в результате химического взаимодействия двух или нескольких хорошо растворимых веществ. В большинстве случаев в процессах осаждения на первоначальной стадии выделяется метастабильная твёрдая фаза. Со временем происходит её рекристаллизация в направлении упорядочения структуры, которая во многих случаях сопровождается полиморфными превращениями.

Кроме того, является обычным образование при осаждении химических соединений неизвестного, а иногда неопределённого состава (образование основных солей при осаждении гидроксидов и карбонатов металлов). Нередко осадки в течение длительного времени претерпевают ряд дальнейших химических превращений.

С точки зрения применения в промышленной, препаративной и аналитической практике различают следующие разновидности осаждения.

1. Выделение какого-либо элемента из раствора с целью получения его в виде определённого конечного продукта или для его отделения от других элементов в аналитических определениях. Например, получение основного карбоната кобальта путём его осаждения из растворов нитрата кобальта карбонатом калия или аммония, осаждение сульфата бария из растворов, содержащих соли бария, с целью дальнейшего аналитического определения в растворе других сопутствующих элементов.

2. Очистка растворов от примеси какого-либо элемента путём его осаждения без перехода в твёрдую фазу основного вещества. Например, «гидролитическая» очистка растворов солей от примеси ионов трёхвалентного железа путём создания необходимого рН раствора; сульфидная очистка растворов при помощи сероводорода или сульфида аммония от примесей меди, свинца и других металлов в условиях, когда невозможно выделить в осадок основное вещество; осаждение примеси сульфат-ионов из растворов солей солями бария, примеси бария – серной кислотой; осаждение кальция в виде оксалата или фторида.

3. Очистка растворов солей от примесей какого-либо элемента или концентрирование этих элементов в осадке для повышения чувствительности их аналитического определения путём соосаждения с коллектором без осаждения основного вещества. Например, соосаждение примесей с гидроксидом алюминия или железа из растворов солей щелочных металлов с предварительным введением в растворы соли алюминия или железа и с установлением необходимого рН раствора.

4. Очистка растворов солей от примесей каких-либо элементов или концентрирование этих элементов путём соосаждения с коллектором, образующимся за счёт осаждения небольшой части основного вещества в виде определённого соединения. Например, соосаждение примеси цинка с гидроксидом никеля путём осаждения части никеля из раствора нитрата никеля раствором едкого натра или аммиаком; соосаждение примеси меди с гидроксидом кобальта или с сульфидом кобальта путём осаждения из растворов нитрата кобальта части кобальта соответственно аммиаком или сульфидом аммония.