氢氧化物沉淀的制备与酸碱平衡的关系,主要涉及沉淀反应中的酸效应问题.
所谓酸效应即主要指沉淀反应中,除强酸所形成的沉淀外,由弱酸或多元弱酸所构成的沉淀以及氢氧化物的溶解度随溶液的PH减小而增大的现象.
对于难溶金属氢氧化物,溶液酸度增大会使其溶解度增大,甚至溶解.要生成难溶金属氢氧化物,就需达到一定的氢氧根浓度,若PH过低,就不能生成沉淀或沉淀不完全.
原则上只要知道氢氧化物的溶度积及其金属离子初始浓度,就能估算出该金属离子开始沉淀与沉淀完全所对应的PH值.
如在M(OH)n型难溶金属氢氧化物的多相平衡中：
M(OH)n==可逆==Mn+(aq)+nOH-(aq)
[Mn+]*[OH-]^n==Ksp[M(OH)n]
即[OH-]==n√{Ksp[M(OH)n]/[Mn+]} 此式记为@
所以根据上述：若已知溶液中金属离子的浓度,可根据@式计算出金属氢氧化物开始沉淀是氢氧根的最低浓度为：[OH-]min＞n√{Ksp[M(OH)n]/[Mn+]}
当Mn+定性沉淀完全时,溶液中[Mn+]≤1.0*10^(-5) (一般视为该离子不存在),氢氧根的最低浓度为：[OH-]min≥n√{Ksp[M(OH)n]/1.0*10^(-5) }
应该注意的是：
1.金属氢氧化物开始沉淀和完全沉淀并不一定在碱性环境中（以下会举例）
2.不同难溶金属氢氧化物Ksp不同,分子式不同,它们沉淀所需的PH值亦不同.
由此可以通过控制PH以达到分离金属离子的目的.
在此,本人计算了一些难溶金属氢氧化物沉淀的PH值,以供参考：
离子 开始沉淀的PH值 沉淀完全的PH值 Ksp
C(Mn+)=0.01mol*l(-1) C(Mn+)=1.0*10^(-5)mol*l(-1)
Fe3+ 1.81 2.81 2.79*10(-39)
Al3+ 3.70 4.70 1.3*10(-35)
Cr3+ 4.60 5.60 6.3*10(-31)
Cu2+ 5.17 6.67 2.2*10(-20)
Fe2+ 6.85 8.35 4.87*10(-17)
Ni2+ 7.37 8.87 5.48*10(-16)
Mn2+ 8.64 10.14 1.9*10(-15)
Mg2+ 9.37 10.87 5.61*10(-12)
Cd2+ 7.93 9.4 7.2*10(-15)
Zn2+ 6.74 8.24 3*10(-17)
Pb2+ 7.58 9.08 1.43*10(-15)
Be2+ 4.42 5.92 6.92*10(-22)
Sn2+ 1.37 2.87 5.45*10(-28)
以上计算仅仅是理论值,实际情况往往复杂得多.
在利用难溶金属氢氧化物分离时,常使用缓冲溶液控制PH值.