沉澱

科学术语

定义

事实上沉澱多为难溶物（20°C时每100克水中溶解的克数小于0.01克）。

原理

从液相中产生一个可分离的固相的过程，或是从过饱和溶液中析出的难溶物质。沉澱作用表示一个新的凝结相的形成过程，或由于加入沉澱剂使某些离子成为难溶化合物而沉积的过程。产生沉澱的化学反应称为沉澱反应。物质的沉澱和溶解是一个平衡过程，通常用溶度积常数Ksp来判断难溶盐是沉澱还是溶解。溶度积常数是指在一定温度下，在难溶电解质的饱和溶液中，组成沉澱的各离子浓度的乘积为一常数。分析化学中经常利用这一关係，借加入同离子而使沉澱溶解度降低，使残留在溶液中的被测组分小到可以忽略的程度。

分类

沉澱可分为晶形沉澱和非晶形沉澱两大类型。硫酸钡是典型的晶形沉澱，Fe2O3·nH2O是典型的非晶形沉澱。晶形沉澱内部排列较规则，结构紧密，颗粒较大，易于沉降和过滤；非晶形沉澱颗粒很小，没有明显的晶格，排列杂乱，结构疏鬆，体积庞大，易吸附杂质，难以过滤，也难以洗乾净。

製取

实验证明，沉澱类型和颗粒大小，既取决于物质的本性，又取决于沉澱的条件。在实际工作中，须根据不同的沉澱类型选择不同的沉澱条件，以获得合乎要求的沉澱。对晶形沉澱，要在热的稀溶液中，在搅拌下慢慢加入稀沉澱剂进行沉澱。沉澱以后，将沉澱与母液一起放置，使其“陈化”，以使不完整的晶粒转化变得较完整，小晶粒转化为大晶粒。而对非晶形沉澱，则在热的浓溶液中进行沉澱，同时加入大量电解质以加速沉澱微粒凝聚，防止形成胶体溶液。沉澱完毕，立即过滤，不必陈化。

作用

在经典的定性分析中，几乎一半以上的检出反应是沉澱反应。在定量分析中，它是重量法和沉澱滴定法的基础。沉澱反应也是常用的分离方法，既可将欲测组分分离出来，也可将其它共存的干扰组分沉澱除去。

种类

Cu(OH)2蓝色絮状沉澱

BaSO4白色沉澱

Mg(OH)2白色沉澱

Al(OH)3白色沉澱

BaCO3白色沉澱

CuO黑色沉澱

Cu2O红色沉澱

Cu2(OH)2CO3暗绿色沉澱

CaCO3白色沉澱

Fe(OH)3红褐色沉澱

Fe(OH)2为白色絮状沉澱（在空气中很快变成灰绿色，再变成Fe(OH)3红褐色沉澱）

Fe2O3 红棕色沉澱

FeO 黑色沉澱

FeCO3 灰色沉澱

FeS2 黄色沉澱

AgBr淡黄色沉澱

Ag2CO3 黄色沉澱

AgBr 浅黄色沉澱

AgCl 白色沉澱

Ag3PO4黄色沉澱

PbS黑色沉澱

条件

反应

CuSO4+2NaOH = Cu(OH)2↓+Na2SO4 蓝色沉澱生成、上部为澄清溶液质量守恆定律实验

Ca(OH)2+CO2 = CaCO3↓+ H2O澄清石灰水变浑浊 套用CO2检验和石灰浆粉刷墙壁

Ca(HCO3)2 = CaCO3↓+H2O+CO2↑ 白色沉澱、产生使澄清石灰水变浑浊的气体水垢形成。钟乳石、石笋的形成

HCl+AgNO3 = AgCl↓+HNO3 生成白色沉澱、不溶解于稀硝酸检验Cl^-的原理

Ba(OH)2+ H2SO4 = BaSO4↓+2H2O 生成白色沉澱、不溶解于稀硝酸检验SO4^2-的原理

BaCl2+ H2SO4 = BaSO4↓+2HCl 生成白色沉澱、不溶解于稀硝酸检验SO4^2-的原理

Ba(NO3)2+H2SO4 = BaSO4↓+2HNO3 生成白色沉澱、不溶解于稀硝酸检验SO4^2-的原理

FeCl3+3NaOH = Fe(OH)3↓+3NaCl 溶液黄色褪去、有红褐色沉澱生成

AlCl3+3NaOH = Al(OH)3↓+3NaCl 有白色沉澱生成

MgCl2+2NaOH = Mg(OH)2↓+2NaCl有白色沉澱产生

CuCl2+2NaOH = Cu(OH)2↓+2NaCl 溶液蓝色褪去、有蓝色沉澱生成

CaO+ H2O = Ca(OH)2 白色块状固体变为粉末、生石灰製备石灰浆

Ca(OH)2+SO2 = CaSO3↓+ H2O 有白色沉澱生成 国中一般不用

Ca(OH)2+Na2CO3 = CaCO3↓+2NaOH 有白色沉澱生成 工业製取烧硷、实验室制少量烧硷

Ba(OH)2+Na2CO3 = BaCO3↓+2NaOH 有白色沉澱生成

Ca(OH)2+K2CO3 = CaCO3↓ +2KOH 有白色沉澱生成

AgNO3+NaCl = AgCl↓+NaNO3 白色不溶解于稀硝酸的沉澱（其他氯化物类似反应） 套用于检验溶液中的氯离子

BaCl2 + Na2SO4 = BaSO4↓+2NaCl 白色不溶解于稀硝酸的沉澱（其他硫酸盐类似反应） 套用于检验硫酸根离子

CaCl2+Na2CO3 = CaCO3↓+2NaCl 有白色沉澱生成

MgCl2+Ba(OH)2 = BaCl2+Mg(OH)2↓ 有白色沉澱生成

类型

按照水中悬浮颗粒的浓度、性质及其絮凝性能的不同，沉澱可分为以下几种类型。

1.自由沉澱。悬浮颗粒的浓度低，在沉澱过程中呈离散状态，互不粘合，不改变颗粒的形状、尺寸及密度，各自完成独立的沉澱过程。这种类型多表现在沉砂池、初沉池初期。

2.絮凝沉澱。悬浮颗粒的浓度比较高（50~500mg/L），在沉澱过程中能发生凝聚或絮凝作用，使悬浮颗粒互相碰撞凝结，颗粒质量逐渐增加，沉降速度逐渐加快。经过混凝处理的水中颗粒的沉澱、初沉池后期、生物膜法二沉池、活性污泥法二沉池初期等均属絮凝沉澱。

3.拥挤沉澱。悬浮颗粒的浓度很高（大于500mg/L），在沉降过程中，产生颗粒互相干扰的现象，在清水与浑水之间形成明显的交界面（混液面），并逐渐向下移动，因此又称成层沉澱。活性污泥法二沉池的后期、浓缩池上部等均属这种沉澱类型。

4.压缩沉澱。悬浮颗粒浓度特高（以至于不再称水中颗粒物浓度，而称固体中的含水率），在沉降过程中，颗粒相互接触，靠重力压缩下层颗粒，使下层颗粒间隙中的液体被挤出界面上流，固体颗粒群被浓缩。活性污泥法二沉池污泥斗中、浓缩池中污泥的浓缩过程属此类型。

滤过和乾燥

（一）沉澱的滤过

滤过是使沉澱和母液分开，与过量沉澱剂、共存组分或其他杂质分离，从而得到纯净的沉澱。

若后续处理需要灼烧的沉澱，用定量滤纸过滤，这种滤纸已用HCl和HF处理，大部分无机物已被除去，每张滤纸灼烧后残留灰分小于0.2mg。根据沉澱的性质，选择疏密程度不同的定量滤纸。①一般无定形沉澱，应选用疏鬆的快速滤纸；②粗粒的晶形沉澱，可选用较紧密的中速滤纸；③较细粒的晶形沉澱，应选用最紧密的慢速滤纸。若只需烘乾即可得到称量形式的沉澱，常用玻璃砂芯坩埚或玻璃砂芯漏斗减压抽滤，根据沉澱的性状选择不同型号滤器。

过滤时均採用“倾泻法”。若沉澱的溶解度随温度变化不大，採用趁热过滤更好。

（二）沉澱的洗涤

沉澱的洗涤是为了洗去沉澱表面吸附的杂质和混杂在沉澱中的母液。洗涤时选择合适的洗液，可减少沉澱的溶解损失和避免形成胶体。选择洗液的原则是：①溶解度小而不易形成胶体的沉澱可採用蒸馏水洗涤；②溶解度大的晶形沉澱可用稀沉澱剂（乾燥或灼烧可除去）溶液或沉澱的饱和溶液洗涤；③对于易胶溶的无定形沉澱，应选用易挥发的电解质稀溶液洗涤；④沉澱的溶解度随温度变化不大时，可用热溶液洗涤。採用倾泻法洗涤沉澱，洗涤过程遵循少量多次原则，洗涤乾净与否可採用特效反应进行检查。

（三）沉澱的乾燥或灼烧和恆重

为了除去沉澱中的水分和挥发性物质，以及使沉澱分解为组分恆定的称量形式，沉澱需要乾燥或灼烧。乾燥是在110～120℃烘40～60分钟，除去沉澱中的水分和挥发性物质得到沉澱的称量形式。灼烧是在800℃以上，彻底去除水分和挥发性物质，并使沉澱分解为组成恆定的称量形式。