文档介绍：第二章材料的化学合成与制备技术
沉淀反应
沉淀反应的理论基础是难溶电解质的多项离子平衡。沉淀反应包括沉淀的生成、溶解和转化,可根据溶度积规则来判断新沉淀的生成和溶解,也可根据难溶电解质的溶度积常数来判断沉淀是否可以转化。
与水解反应不同的是:沉淀反应不但可用来制备氧化物,还可用来制备硫化物、碳酸盐、草酸盐、磷酸盐等陶瓷粉体或前躯物。也可以通过沉淀制备复合氧化物和混合氧化物,还可通过均相沉淀、乳液沉淀制得均匀的纳米颗粒。
沉淀的生成
沉淀的生成一般要经过晶核形成和晶核长大两个过程。
沉淀的生成条件:
形成沉淀的离子浓度的乘积超过该条件下沉淀的溶度积时,离子通过相互碰撞聚集成微小的晶核,晶核逐渐长大形成沉淀微粒。
聚集速度:
离子形成晶核,进一步聚集成沉淀微粒的速度
定向速度:
在聚集的同时,构晶粒子在一定晶格中定向排列的速度
共沉淀
在混合离子溶液中加入某种沉淀剂或混合沉淀剂使多种粒子同时沉淀的过程,叫共沉淀,共沉淀的目标是通过形成中间沉淀物制备多组分陶瓷氧化物,这些中间沉淀通常是水合氧化物,也可以是草酸盐、碳酸盐或者是它们之间的混合物。
BaTiO3的合成
AmBn(s) mAn+ + nBm-
溶度积常数
对任一难溶电解质AmBn的沉淀-溶解平衡,用一般通式表示:
其平衡常数表达式为:
cm(An+)cn(Bm-)= Ksp,AmBn
上式表明:在一定温度下,难溶电解质饱和溶液中离子浓度幂的乘积为一常数。用Ksp表示,它反映了该难溶电解质的溶解能力,称为浓度积常数,简称溶度积。
溶度积规则
对任一难溶电解质的多项离子平衡
AmBn(s) mAn+ + nBm-
在一定条件下,沉淀能否生成或溶解可根据溶度积规则来判断。我们把溶液中离子溶度的乘积称为离子积,表示为
Qc= cm(An+)cn(Bm-)
根据平衡移动原理将Qc与Ksp进行比较,可以看出,当溶液中
(1)cm(An+)cn(Bm-) = Ksp时,为饱和溶液。若有沉淀存在,则建立平衡
(2)cm(An+)cn(Bm-) > Ksp时,为过饱和溶液。有沉淀存在,直至饱和
(3)cm(An+)cn(Bm-) < Ksp时,为饱和溶液。无沉淀析出。若体系中有沉淀
存在,则沉淀将溶解,直至饱和为止。
水解程度的大小主要取决于金属离子的电荷、半径及电子构型,或者说是取决于金属离子的极化力。金属离子的电荷越高,半径越小,金属离子的水解程度越大。
非8e构型的金属离子容易水解,如p区、d区、f区、ds区元素栗子。
高价金属离子的盐类如SnCl4、TiCl4等可直接水解制取氧化物。
共沉淀法制备磁性微粒