Осаждение фосфатов

H₃PO₄ – ортофосфорная (фосфорная) кислота, трехосновная.

	возрастает сила кислоты	H3PO4	D	H2PO4^- + Н^+	К 1 = 7,5∙10^-3	р К 1 = 2,1
H2PO4^-	D	HPO4^2-+ Н^+	К 2 = 6∙10^-8	р К 2 = 7,2
HPO4^2-	D	PO4^3- + Н^+	К 3 = 4,4∙10^-13	р К 3 = 12,4

Фосфорная кислота дает три вида солей:

дигидроортофосфат	гидроортофосфат	ортофосфат
Ме(Н2РО4)n	Ме(НРО4)n/2	Ме(РО4)n/3
Уменьшение растворимости фосфатов

Зависимость растворимости фосфатов от температуры приведена на рис. 2.3.

Рис. 2.3. Зависимость растворимости фосфатов от температуры

Чем больше рН раствора (более щелочная среда), тем сильнее сдвигается равновесие в сторону ионизации ортофосфорной кислоты и, следовательно, тем более вероятно осаждение средних ортофосфатов МеРО₄. Из ортофосфатов растворимыми являются только фосфаты щелочных металлов и аммония.

1. При рН ≥ 5 осаждаются средние фосфаты Mn²⁺, Zn²⁺, Ca²⁺. Дигидрофосфат кальция Ca(H₂PO₄)₂ (суперфосфат), хорошо растворим. Многозарядные катионы металлов Al³⁺, Fe³⁺, Cr³⁺ образуют гидроксиды за счет совместного гидролиза ионов.

2. В слабокислой среде (рН = 3–4) осаждаются фосфаты Bi, Pb, Cd, UO₂²⁺, менее растворимые, чем фосфаты первой группы.

3. В очень кислых растворах осаждаются самые труднорастворимые фосфаты Th (IV), U (IV), Zr (IV), Ti (IV), Hf (IV) (когда фосфаты остальных элементов растворимы). Так, U(HPO₄)₂ осаждается при рН = 0,5–1,5 (при этом ион UO₂²⁺ в растворе). Цирконий и гафний образуют труднорастворимые гидро- и дигидроортофосфаты в смеси 10 % H₂SO₄ + H₃PO₄, что позволяет отделять эти элементы от многих других. Только эти элементы образуют осадки нерастворимых дигидроортофосфатов.

4. В присутствии солей аммония в слабокислой среде рН ~ 6 возможно образование двойных фосфатов типа: M⁺²NH₄PO₄, которые являются малорастворимыми: UO₂NH₄PO₄ – ортофосфат уранила-аммония, BeNH₄PO₄ и др. Аналогичные по составу соединения образуют Mg⁺², Ca⁺² в слабощелочной среде. Осадителем является гидроортофосфат натрия Na₂HPO₄ или дигидроортофосфат аммония NH₄H₂PO₄.

Осадки мелкокристаллические, достаточно чистые и стехиометрические. При их прокаливании получаются пирофосфат. Например, при прокаливании ортофосфата уранил-аммония образуется пирофосфат уранила:

	500-700 ºC		при t =700–1100 ºC образуется U2O3P2O7
2UO2NH4PO4	®	(UO2)2P2O7 + 2NH3 + 2H2O

Таким образом, реакции осаждения фосфатов в разных условиях можно использовать для отделения определяемых компонентов от сопутствующих и для определения их гравиметрическим методом. Мешающие элементы, образующие гидроксиды (Fe, Al, Cr), могут быть связаны в растворимые комплексные соединения, например с ЭДТА.

Образование комплексов: с ионами PO₄^3- сравнительно устойчивые комплексы образуют ионы Ce³⁺, Cu²⁺; c HPO₄^2- – Cr³⁺, Fe³⁺, Fe²⁺, Pu⁴⁺, UO₂²⁺; c H₂PO₄^2- – Fe³⁺, UO₂²⁺, Al³⁺(см. справочник).

Дата добавления: 2015-10-02