Физико-химические основы синтеза и применения тонкослойных неорганических сорбентов. Николай Дмитриевич Бетенеков

Физико-химические основы синтеза и применения тонкослойных неорганических сорбентов

пересыщенным и образование истинных коллоидов является термодинамически вероятным. При С_p > C₀ расствор является ненасыщенным и образования истинных коллоидов ожидать не следует. Долю металла форме истинных коллоидов (аналогично степени осаждения) можно рассчитать по формуле

. Величина

называется относительным пересыщением.

Условия образования осадков гидроксидов для случая моноядерного гидролиза

Обычно считают, что основной причиной образования радионуклидами истинных коллоидов является гидролиз, приводящий к образованию самостоятельной фазы труднорастворимого гидроксида. Уравнение растворимости для гидроксида металла со стехиометрической формулой M(OH)_z будет иметь вид:

(1.43)

где K_w = h ·[OH^-], ПР_Г – произведение растворимости M(OH)_z. Связь с общим уравнением получаем, если C_L = [OH^-], α_OH- = 1, n = s = 1.

Из данного выражения видно, что при наличии твердой фазы гидроксида неизвестная при данном значении рН концентрация акваиона может быть рассчитана из величины ПР_Г:

(1.44)

В данном случае представляется возможным сначала непосредственно рассчитать концентрацию i-формы, а потом ее долю.

Например,

Таким образом, можно провести расчеты концентраций различных форм, растворимости и, в конце концов, доли истинных коллоидов в растворе в зависимости от рН (для гидроксидов) или от концентрации лиганда в растворе. На рис. 1.17, 1.18 показан общий вид кривых растворимости и осаждения для амфотерного (N > z, 0 ≤ i ≤ N) и неамфотерного (N = z, 0 ≤ i ≤ N) осадка гидроксида металла при условии С_Lj = 0. рН_о – величина рН начала образования гидроксида (при микроконцентрациях видимого осадка не образуется, а радионуклид существует в растворе в виде коллоидных частиц), С₀ – начальная или общая концентрация металла в растворе, моль/л.

Рис. 1.17. Принципиальный график кривых растворимости (1) и осаждения (2) для амфотерного гидроксида металла.

Рис. 1.18. Принципиальный график кривых растворимости (1) и осаждения (2) для неамфотерного гидроксида металла.

При рН ≤ рН_о раствор является ненасыщенным (С_р > C₀) и коллоидные частицы гидроксида металла не образуются (α_ИК = 0). При рН ≥ рН_о раствор становится пересыщенным (С_р ≤ C₀) и начинаетя образование коллоидных частиц гидроксида металла (α_ИК ≥ 0). Осадки амфотерного гидроксида металла растворимы в щелочах за счет образования отрицательно заряженных гидроксокомплексов (M(OH)_z^z-i, где i > z), полное растворение осадка произойдет при рН = рН_к – величина рН конца растворения осадка гидроксида (рН_к – рН начала осаждения осадка амфотерного гидроксида из щелочного раствора). При рН = рН_к С_р = C₀ и α_ИК = 0.

Концентрация ионов водорода (

), соответствующая точке минимума кривой растворимости или точке максимума кривой осаждения для амфотерного гидроксида металла, может быть определена из выражения:

(1.45)

где α_z– доля молекулярной формы гидроксокомплекса

Скачать книгу