Analisi chimica qualitativa/Teoria della separazione: differenze tra le versioni
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Nell’analisi qualitativa inorganica, la sequenza degli stadi è 2, 3, 4
Affinché una reazione di precipitazione sia efficace dal punto di vista della separazione è necessario ottenere:
===Resa o fattore di recupero===▼
▲A) il COMPLETO RECUPERO del componente desiderato
▲B) un GRADO DI SEPARAZIONE adeguato tra il componente che si separa e gli altri costituenti del campione
▲Resa o fattore di recupero
Se (Q<sub>M</sub>)<sub>i</sub> = quantità del componente M inizialmente presente nel sistema prima della separazione e (Q<sub>M</sub>)<sub>f</sub> = quantità dello stesso componente che si recupera dopo la separazione (nella fase precipitato)
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<math> R_M = \frac {(Q_M)_f}{(Q_M)_i} \qquad 0 \le R_M \le 1 </math>
===Resa percentuale===
<math>(%R_M) = 100 x R_M </math>
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se M è presente in TRACCE (10<sup>-4</sup> – 10<sup>-3</sup> %)
===Fattore di separazione===
Se M è il componente da separare ed N è un componente indesiderato, dati (Q<sub>M</sub>)<sub>i</sub>, (Q<sub>M</sub>)<sub>f</sub>, (Q<sub>N</sub>)<sub>i</sub>, (Q<sub>N</sub>)<sub>f</sub>, il fattore di separazione S<sub>N/M</sub> si definisce come segue:
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Se, invece, il componente da separare è predominante, è ammissibile un valore più alto di S<sub>N/M</sub>, perché in questo caso l’errore dovuto all’impurezza N è comunque inferiore, dato il suo basso contenuto.
Nelle condizioni operative dell’analisi qualitativa inorganica, le diverse reazioni di precipitazione impiegate, ad esempio nella ricerca sistematica dei cationi, consentono di raggiungere valori di RM opportuni (0,999 – 0,9999), nello stesso tempo è possibile avere un ottimo grado di separazione dagli altri componenti <math>(S_{N/M} \rightarrow 0) </math>.
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Esempi:
#:pH di inizio precipitazione degli idrossidi, <math> [M^{m+}] \cong 0,02 M </math>▼
#:[[Immagine: PH inizio precipitazione.JPG]]▼
#:Il pH di INIZIO precipitazione dipende dalla concentrazione iniziale di catione presente:▼
▲pH di inizio precipitazione degli idrossidi, <math> [M^{m+}] \cong 0,02 M </math>
#:[Zn<sup>2+</sup>]<sub>i</sub> = 0,01 M - pH<sub>i</sub> = 6,5
▲[[Immagine: PH inizio precipitazione.JPG]]
#:Le condizioni di separazione “ideale” sono quelle in cui il catione che precipita per primo (es. M<sup>m+</sup>) ha raggiunto <math>R_M \cong 1 </math> e, inoltre, in queste condizioni di pH▼
#:<math>R_N \cong 0 </math>.▼
▲Il pH di INIZIO precipitazione dipende dalla concentrazione iniziale di catione presente:
▲[Zn<sup>2+</sup>]<sub>i</sub> = 0,25 M - pH<sub>i</sub> = 5,8
▲[Zn<sup>2+</sup>]<sub>i</sub> = 0,01 M - pH<sub>i</sub> = 6,5
▲2) Separazione di M<sup>m+</sup> da N<sup>n+</sup>
▲Le condizioni di separazione “ideale” sono quelle in cui il catione che precipita per primo (es. M<sup>m+</sup>) ha raggiunto <math>R_M \cong 1 </math> e, inoltre, in queste condizioni di pH
▲<math>R_N \cong 0 </math>.
Lo studio “a priori” di questa condizione è alla base del soddisfacente impiego della precipitazione nella separazione dei cationi in gruppi analitici.
Sia M un componente maggiore del campione (1-100%), R<sub>M</sub> = 0,999 (questo caso è tipico nei campioni analizzati con la tecnica dell’analisi qualitativa “semi-micro”). Dopo le operazioni di dissoluzione si ottiene una soluzione dove:
:<math> [M^{m+}]_i \cong 1 x 10^{-2} M </math> (limite superiore <math> \cong 1 x 10^{-1} M </math>).
Al fine di ridurre al minimo l’effetto degli errori operativi sulla separazione, si impongono condizioni più restrittive: R<sub>M</sub> = 0,9999.
:<math> [M^{m+}]_i \cong 10^{-2}M \Rightarrow M(OH)_m (s) </math>
:<math> [M^{m+}]_f = [M^{m+}]_i - [M^{m+}]_i \quad R_M = [M^{m+}]_i \quad (1 - R_M)</math>
:<math> [M^{m+}]_f \cong 1 x 10^{-6} M </math>
Per raggiungere questa resa (0,9999), a quale pH è necessario operare?
:<math> K_{S(M)} = [M^{m+}] [OH^-]^m </math>
:<math> [OH^-]_f = \sqrt[m]{\frac {K_{S(M)}}{[M^{m+}]_f}} = \sqrt[m]{10^6 K_{S(M)}}</math>
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Se nella soluzione è presente N<sup>n+</sup>, e [N<sup>n+</sup>]<sub>i</sub> [OH<sup>-</sup>]<sup>n</sup><sub>f</sub> < K<sub>S(M)</sub>, allora NON si ha precipitazione di N(OH)<sub>n</sub> (s) (K<sub>S(M)</sub> = 0).
:<math> [N^{n+}]_i < \frac {K_{S(N)}} {[OH^-]_f^n} </math>
:<math> [OH^-]_f = \sqrt[m] {10^6 K_{S(N)}} </math>
:<math> [N^{n+}]_i < \frac {K_{S(N)}} {[10^6 K_{S(N)}]^ {n/m}}</math>
La condizione più generale di separazione “ideale” del componente M come idrossido è pertanto:
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Il caso del Fe<sup>3+</sup> è un esempio tipico.
Separazione della specie M<sup>m+</sup> dall’impurezza N<sup>n+</sup>
:<math> [N^{n+}] < \frac {K_{S(N)}} {K_{S(M)}^{2/3}} (C_M (1-R_M))^{2/3} </math>
LIMITI: all’interno dell’assunzione [M<sup>m+</sup>] = C<sub>M</sub>
====Esempio
Fe<sup>3+</sup> + 3 OH<sup>-</sup> <-> Fe(OH)<sub>3</sub> (s)
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<math> Fe(OH)_ {3 sat} < 2 x 10^{-9}</math>
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|+Concentrazione delle specie in equilibrio con Fe(OH)3(s)
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