Методы получения особо чистых неорганических веществ - Степин Б.Д.
Скачать (прямая ссылка):
Если имеются данные о растворимости соли, выраженные иначе, то при их использовании необходимо сделать соответствующий пересчет *.
Следует отличать концентрацию примеси в % ко всей массе кристаллов или раствора от относительной концентрации, выраженной по отношению к содержанию основного вещества в кристаллах или растворах.
Относительные концентрации примеси будут обозначаться а'.
Если мы имеем дело с микроконцентрациями примесей (относительная концентрация меньше 0,1%), можно принимать концентрацию основного вещества в твердой фазе ств, равной 100%, а концентрации примесей выражать любым способом (например, % примеси Мп, а не МпБСи • 5Н20) в кристаллах и растворах сульфата меди.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЕЛИЧИНЫ СТЕПЕНИ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ ОСНОВНОГО ВЕЩЕСТВА ИЗ РАСТВОРА атв
Если кристаллизация проводится путем охлаждения раствора без заметного испарения растворителя, то величина атв (в долях) рассчитывается по формуле:
„ _ СИСХ ~ См ЮР /ттт €)\
а™-~^~ "Too^T (IIL2)
ИЛИ
, См 100 — СИСх ,ттт о\
атв=1----- — (Ш.З)
Сисх 1UU — См
[Вывод формулы (ІІІ.2). В исходном растворе иа 100 ч. растворителя приходится ¦ nft _^СХ--100 ч. осиовиого вещества. В маточиом растворе после
1ии сисх
кристаллизации иа 100 ч. растворителя приходится ,лпСм — 100 ч. осиов-
іии — сы
cmnv С
ного вещества. Переходит в твердую фазу юо- с---100 щГ1^с— 100 Ч-
основного вещества.
Величина «тв определяется как отношение выделенного в твердую фазу основного вещества к его содержанию в исходном растворе на 100 ч. растворителя.]
* Концентрации с и а, выражеииые в граммах кристаллогидрата на 100 г растворителя, встречаются только иа стр, 101,
68
Относительная ошибка определения величины аТв рассчитывается по приближенной формуле
2- 100(1 - а) + а-см .
Аа =--^ттпг-г-— Дс (Ш. 4)
а (100-см) 4
где Ас — относительная ошибка аналитического определения основного вещества в исходном и маточном растворах, в %.
[Вывод формулы (111.4). Логарифмируем обе части формулы (1П.2), производим диффереицироваиие, принимая, что все отклонения величии сИСх и см происходят односторонне (максимальная результативная ошибка).]
Формулы (П1.2) — (П1.4) пригодны не только при кристаллизации путем охлаждения без испарения растворителя, но и при любых других условиях проведения кристаллизации, если заменить величину концентрации основного вещества в исходном растворе сисх величиной с концентрации основного вещества в системе (в совокупности кристаллов и маточного раствора) при конечных условиях кристаллизации. При этом величина с как и сИСх выражается соответственно форме выделения основного вещества в твердую фазу.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИДЕАЛЬНОГО КОЭФФИЦИЕНТА ОЧИСТКИ КРИСТАЛЛОВ Ккр.о
Величины коэффициента очистки кристаллов /Скр и коэффициента концентрирования примеси в маточном растворе Км определяются на основании непосредственных анализов исходного раствора, кристаллов и маточного раствора на основное вещество с и примесь а:
К — а"сх • а"р % а" . аисх ^
^ Сисх СКр Сы Сисх
Максимальная относительная ошибка определения величины Ккр при этом, очевидно, равна:
Акр = 2 Аа + 2 Ас (III. 6)
где До и Дс — относительные ошибки аналитического определения соответственно микро- и макрокомпонента.
Величины /Скр и Км могут быть найдены также путем расчета, если известны показатели, характеризующие условия проведения кристаллизации и коэффициент сокристаллизации примеси В' или Б. Наиболее простым является вариант, когда примесь практически не захватывается ни всем объемом, ни поверхностью твердой фазы и попадает в кристаллы только за счет механически примешанных к ним включений маточного раствора (О' = 0). Будем в этом случае говорить об идеальном коэффициенте очистки кристаллов. Обозначим его Ккр. 0- Величина Ккр. о при кристаллизации с последующим механическим
69'
отделением кристаллов от маточного раствора без их промывки определяется формулой:
1 100 -скр с„ 1
Ккр.о скр 100 —См 1-Отв
(III. 7)*
Коэффициент одновременного концентрирования примеси в маточном растворе равен:
Ки'-т—- ("Ь8)
1 — атв
[Вывод формулы (Ш.7). Количество отфильтрованных кристаллов принимается за 100; содержание в них основного вещества - скр; концентрация примеси в солевой части исходного раствора — аисх; в солевой части маточного раствора — аи. Содержание примеси в 100 ч. кристаллов (100 — скр) X г
X -_.---концентрация примеси в кристаллах в пересчете на основ-
100 —см 100
см а'ы 100
ное вещество 4р = (100-^р)тот^- ШО""^- ДвЛ™ °бе ЧаС™ П°"
а
Г т-г ИСХ гг
следнего уравнения на аисх. Принимая во внимание, что —— = А,
кр
а
а
^М_ = д-М и учитывая формулу (Ш.8). получаем формулу (Ш.7).]
И СХ
[Вывод формулы (Ш.8). При кристаллизации основного вещества примесь полностью остается в маточном растворе. Так как содержание основного вещества в маточном растворе уменьшается в 1/(1—а) раз, по сравнению с исходным раствором, соответственно увеличивается концентрация примеси в расчете на основное вещество.]
