Соосаждение

Химический процесс

В химии соосаждение ( CPT ) или соосаждение — это вынос осадком веществ , обычно растворимых в используемых условиях. ^[1] Аналогично, в медицине соосаждение (называемое иммунопреципитацией ) представляет собой « анализ , предназначенный для очистки одного антигена из сложной смеси с использованием специфического антитела, прикрепленного к шариковой подложке». ^[2]

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. ^[3]

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 продвижение использования соосаждения в радиохимии.

Существует три основных механизма соосаждения: включение, окклюзия и адсорбция . ^[3] 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 технология очистки сточных вод . ^[4]

Соосаждение также используется как метод синтеза магнитных наночастиц . ^[5]

Распределение между осадком и раствором

Существуют две модели, описывающие распределение индикаторного соединения между двумя фазами (осадком и раствором): ^{[6] [7]}

• Закон Дорнера-Хоскинса (логарифмический):

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

• Закон Бертло-Нерста:

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

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 выполнено, 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 (такие как скорость кристаллизации и наличие перемешивания) играют роль.

Смотрите также

• Ло Фаянса – Панета – Хана

Рекомендации

1. Патнаик, П. (2004). Справочник декана по аналитической химии , 2-е изд. МакГроу-Хилл.
2. «Техническое руководство и протоколы по иммунопреципитации (ИП)» (PDF) . Термо Сайентифик . Проверено 21 декабря 2023 г.
3. Харви, Д. (2000). Современная аналитическая химия . МакГроу-Хилл.
4. "Cosis.net" (PDF) . www.cosis.net . Проверено 10 мая 2007 г.
5. Лу, А.-Х., Салабас, Э.Л. и Шют, Ф. (2007). Энджью. хим. Межд. Ред., 46, 1222–1244.
6. Отто Хан, «Прикладная радиохимия», издательство Корнельского университета, Итака, Нью-Йорк, США, 1936.
7. АЛАН ТАУНШЕНД и ЭВАЛД ДЖАКВЕРТ, «ОСАЖДЕНИЕ ОСНОВНЫХ КОМПОНЕНТОВ ДЛЯ КОНЦЕНТРАЦИИ СЛЕДОВ: ПОТЕНЦИАЛ И ПРОБЛЕМЫ», Pure & App. Chem., Vol.61, No.9, стр. 1643-1656, 1989., (pdf)