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氢氧化物沉淀

氢氧化物沉淀原理

除少数碱金属外,大多数金属的氢氧化物都属难溶化合物。因此,在湿法冶金实践中,最常用的金属沉淀法是中和水解生成难溶氢氧化物沉淀,其典型的沉淀反应为:

氢氧化物沉淀

(1)

相应的金属氢氧化物的溶度积为:

氢氧化物沉淀

(2)

又从水的离解平衡知:

氢氧化物沉淀

(3)于是可以得到金属氢氧化物的如下关系:

氢氧化物沉淀

(4)式中K sp-金属氢氧化物的溶度积;

K w-水的离子积。

由上式可知,在一定温度下,金属氢氧化物沉淀形成的pH值由该金属离子的价态及其氢氧化物的溶度积决定。若规定=1mol∕L时为开始沉淀,=10-5mol∕L时为沉淀完全,则由上式可求出相应于金属氢氧化物开始沉淀和沉淀完全的pH值。

一些常见金属氢氧化物的溶度积及沉淀的pH值列在下表中。

氢氧化物沉淀

对一种具体的金属离子,都存在一种水解沉淀平衡:

氢氧化物沉淀

(5)由此水解平衡可得到溶液中剩余金属离子活度与溶液pH值的下述关系:

氢氧化物沉淀

(6)

上式表明金属氢氧化物的溶解特征是pH的函数。式中的K是水解反应式(5)的平衡常数。比较式(6)与式(4)可知lgK=lgK sp-nlgK w。

函数关系(6)可绘成沉淀图。莫讷缪斯以溶液pH值为横坐标,溶液中金属离子活度的对数为纵坐标,得到如图1的曲线。图中每条线对应一种水解沉淀平衡,线的斜率的负数为被沉淀金属离子的价数。由图可以很直观地判断金属的溶解行为,线的左面区域为金属离子留在溶液中的条件,线的右面区域为金属离子沉淀为氢氧化物的条件。图中很明显地表示了各种金属离子的相对水解沉淀性能,即从左到右金属水解沉淀的趋势减弱。一般而言,三价和四价金属离子可在较强酸条件下水解沉淀,二价过渡金属离子则在弱酸至弱碱的条件下水解。从图中还可看出,同一金属的不同价态离子的溶解行为也不同,最典型的情况如2+3+2+3+

氢氧化物沉淀

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