沉淀法是一种重要的分析方法,但其过程并不简单,存在着多方面的误差来源。除了仪器和工作者造成的误差外,沉淀的性质也是主要的误差来源之一。因此,为了获得准确的分析结果,我们首先需要明确沉淀法中对沉淀的要求,并了解与这些要求相关的因素,以便更好地控制和处理沉淀过程中的条件。
重量分析的结果是根据沉淀的称量式重量来计算的,因此称量式的组成必须与化学式一致。对于沉淀的析出式和称量式,都有各自的要求。
一、对析出式的要求
(一)实用上不溶解
一般来说,1:1型的电解质(如BaSO4、PbSO4、AgCI等)只要其溶度积值不大于10-8(溶解度不大于10-4),在共同离子的帮助下可以完全沉淀。例如,PbSO4的溶解度积Ksp=1.0×10-7(μ=0.1),如果用H2SO4沉淀Pb2+,溶液最后体积为200mL,过量SO42-离子浓度为0.002M,则PbSO4的溶解度为5×10-5M。
这意味着,在200mL溶液中,PbSO4的溶解度损失为1.0×10-5摩尔,即0.00303g。如果沉淀总量为0.58g,则由于溶解度损失造成的误差约为0.06%(符合一般分析的要求)。除了共同离子效应外,有时还可以通过加入有机溶剂来降低溶解度。
(二)不含杂质
沉淀应尽可能纯净,带有的杂质应尽量少或者在洗涤和灼烧时容易除去。
(三)易于过滤和洗涤
细微结晶和胶体溶液无法通过滤纸孔隙,无法达到过滤的目的,胶状沉淀容易堵塞滤纸孔,过滤速度很慢。此外,相同量的小颗粒沉淀比大颗粒沉淀的总表面积更大,吸附的杂质也更多,特别是胶状沉淀,具有巨大的总表面积,容易吸附杂质,且洗涤困难。因此,理想的沉淀是颗粒较大的结晶状沉淀。对于BaSO和CaC2O等结晶形沉淀,需要特别注意其微小结晶穿过滤纸的情况。氢氧化铁和氢氧化铝等都是胶状沉淀,过滤和洗涤都很困难,且容易形成胶体溶液,需要特别注意。
(四)易于转化为称量式
一些沉淀在适当条件下,称量式可以与沉淀析出式相同,只需去除沉淀中的水分即可。例如,AgCl、BaSO4、CaC2O4、MgNH4PO4·6H2O、Al(C6H6NO)3等都可以采用这种方法进行处理。去除水分可以使用有机溶剂(如酒精和乙醚)洗涤或烘干(在130℃以下)。但是,在去除水分时,不能使用滤纸过滤,而应使用垂滤玻璃坩埚或磁质过滤坩埚。然而,许多沉淀需要在较高温度下灼烧,才能转化为与析出式不同的称量式。例如,氢氧化铝必须在1200℃灼烧后,才能转化为基本无吸湿性的Al2O3(称量式),而8-羟基喹啉铝盐,Al(C9H8NO)3则可以在130℃烘干后进行称量。就转化为称量式的难易程度而言,后者比前者更好。