Соосаждение

В химии соосаждение CPT ( , ) или соосаждение — это вынос осадком веществ обычно растворимых в используемых условиях. Аналогично, в медицине соосаждение (называемое иммунопреципитацией ) представляет собой, в частности, « анализ , предназначенный для очистки одного антигена из сложной смеси с использованием специфического антитела, прикрепленного к шариковой подложке».

Соосаждение — важная тема в химическом анализе , где оно может быть нежелательным, но также может быть использовано с пользой. В гравиметрическом анализе , который заключается в осаждении аналита и измерении его массы для определения его концентрации или чистоты, соосаждение является проблемой, поскольку нежелательные примеси часто осаждаются вместе с аналитом, что приводит к образованию избыточной массы. Эту проблему часто можно решить путем «переваривания» (ожидания, пока осадок уравновесится и сформирует более крупные и чистые частицы) или путем повторного растворения образца и его повторного осаждения.

Типичный метод соосаждения для синтеза микро- и наночастиц

С другой стороны, при анализе микроэлементов, как это часто бывает в радиохимии , соосаждение зачастую является единственным способом разделения элемента. Поскольку микроэлемент слишком разбавлен (иногда менее одной части на триллион), чтобы его можно было осаждать обычными способами, его обычно соосаждают с носителем — веществом, имеющим аналогичную кристаллическую структуру, которое может включать желаемый элемент. Примером может служить отделение франция от других радиоактивных элементов путем его совместного осаждения с солями цезия, такими как перхлорат цезия . Отто Хану приписывают содействие использованию соосаждения в радиохимии.

Существует три основных механизма соосаждения: включение, окклюзия и адсорбция . Включение ( включение в кристаллическую решетку) происходит, когда примесь занимает узел решетки в кристаллической структуре носителя, что приводит к кристаллографическому дефекту ; это может произойти, когда ионный радиус и заряд примеси аналогичны заряду носителя. Адсорбат – примесь, слабо или прочно связанная (адсорбированная) с поверхностью осадка. Окклюзия возникает , когда адсорбированная примесь физически оказывается внутри кристалла по мере его роста.

Помимо применения в химическом анализе и радиохимии, соосаждение также важно для решения многих экологических проблем, связанных с водными ресурсами, включая кислотный дренаж шахт , миграцию радионуклидов вокруг хранилищ отходов, перенос токсичных тяжелых металлов на промышленных и оборонных объектах, концентрацию металлов в водных системах , и очистки сточных вод . технология

Соосаждение также используется как метод синтеза магнитных наночастиц .

Распределение между осадком и раствором

Существуют две модели, описывающие распределение индикаторного соединения между двумя фазами (осадком и раствором):

• Закон Дорнера-Хоскинса (логарифмический):

$\ln {a \over {a-x}}=\lambda \ln {b \over {b-y}}$

• Закон Бертло-Нерста:

${x \over {a-x}}=D{y \over {b-y}}$

где:

a и b — начальные концентрации трассера и носителя соответственно;

a − x и b − y — концентрации трассера и носителя после разделения;

x и y – количества трассера и носителя в осадке;

D и λ — коэффициенты распределения .

При D и λ больше 1 осадок обогащается трассером.

В зависимости от системы совместного осаждения и условий либо λ, либо D могут быть постоянными.

Вывод закона Дорнера-Хоскинса предполагает отсутствие массообмена между внутренней частью осаждающихся кристаллов и раствором. Если это предположение выполняется, то содержание трассера в кристалле неоднородно (кристаллы называются гетерогенными). Когда применяется закон Бертло-Нернста, концентрация индикатора внутри кристалла однородна (и кристаллы называются однородными). Это тот случай, когда возможна диффузия внутрь (как в жидкостях) или когда исходным мелким кристаллам разрешена рекристаллизация. Кинетические эффекты (например, скорость кристаллизации и наличие перемешивания) играют роль.

См. также

• Ло Фаянса-Панета-Хана