水解沉淀法簡介

金屬鹽類和水發(fā)生分解反應(yīng)，生成氫氧化物（或堿式鹽）沉淀。是濕法冶金的分離方法之一，在有色金屬生產(chǎn)過程中常用于提取有價金屬和除去雜質(zhì)元素。水解沉淀的工業(yè)應(yīng)用必須要選擇廉價、有效的沉淀劑，以保證沉淀純凈；形成的沉淀應(yīng)是難溶的，以達到定量回收；沉淀物應(yīng)是易過濾、易洗滌的粗顆粒晶體，以達到完全除去其他組分的目的。

在治金過程中用多種方法控制沉淀過程：

① 控制沉淀形成的PH范圍。沉淀形成的順序與其溶解度和PH的大小有關(guān)。當從含有幾種價態(tài)相同的陽離子的多元鹽溶液中沉淀時，一般首先析出的是形成PH值小、溶解度最小的沉淀。PH控制不當會形成共沉淀，而分離不好。

② 控制沉淀溫度。高溫水解（100～250℃）由于時間短、產(chǎn)量高，正日趨發(fā)展。加溫能促使沉淀與溶液的陳化過程加快,是形成大晶粒沉淀,消除絮狀凝膠沉淀及共沉淀污染的好方法。例如：由綠柱石硫酸法生產(chǎn)氧化鈹，生產(chǎn)過程中的鈹酸鈉（Na2BeO2）,在沸騰的堿性溶液中水解：

Na2BeO2 2H2O─→Be(OH)2↓ 2NaOH

③ 加入絡(luò)離子，絡(luò)合阻礙沉淀的金屬離子。在氧化鈹?shù)纳a(chǎn)中，就是用乙二胺四乙酸（EDTA）和氫氧化鈉一起加到溶液中，使鐵、鉻、錳、稀土等的絡(luò)合物殘留于溶液而鈹和鋁呈氫氧化物沉淀。

④ 加入氧化劑（或還原劑）在陽離子相同而價態(tài)不同的體系中，因高價陽離子比低價陽離子溶解度更小所以總是比低價陽離子在PH值更小的溶液中形成氫氧化物（或堿式鹽）沉淀。如鐵的氧化沉淀就是一例。

水解沉淀在濕法冶金中應(yīng)用很廣，除鈹?shù)囊苯鸸に囃?，如鉍和鈦等，很多都用水解沉淀法提取。鉍的鹽酸浸出液，用大量水稀釋，使氯化鉍水解成氯氧化鉍沉淀，重復(fù)操作得到提純。

BiCl3 H2O─→BiOCl↓ 2HCl

鈦的硫酸鹽分解為硫酸鈦酰（TiOSO4），除鐵后加晶種水解， 得二氧化鈦的水合物。 提取銫生成的銻銫復(fù)鹽(3CsCl·2SbCl3)，是用水解沉淀法,在沸騰溫度下除銻。2100433B

雙水解反應(yīng)(The double hydrolysis reaction)是指弱酸陰離子和弱堿陽離子相互促進水解，如Al3 和HCO3-，直至完全的反應(yīng)。但是實際上鋁離子與碳酸氫根并不一定發(fā)生完全雙水解，只要稍加控制反應(yīng)條件，鋁離子與碳酸氫根就可以發(fā)生反應(yīng)形成堿式碳酸鋁鹽。雙水解反應(yīng)發(fā)生的條件之一是水解產(chǎn)物是容易脫離反應(yīng)體系的溶解度非常小物質(zhì)，如Al(OH)3、Fe(OH)3或H2、O2等極難溶的氣體。當然，若互相促進水解程度非常大水解反應(yīng)也可以認為完全進行。

水解有機物的水解

典型的水解有五種類型 。

①鹵化物的水解

通常用氫氧化鈉水溶液作水解劑，反應(yīng)通式如下：

R-X NaOH─→R-OH NaX

Ar-X 2NaOH─→Ar-ONa NaX H₂O

式中R、Ar、X分別表示烷基、芳基、鹵素。脂鏈上的鹵素一般比較活潑，可在較溫和的條件下水解，如從氯芐制苯甲醇；芳環(huán)上的鹵素被鄰位或?qū)ξ幌趸罨瘯r，水解較易進行，如從對硝基氯苯制對硝基酚鈉。

②芳磺酸鹽的水解

通常不易進行，須先經(jīng)堿熔，即以熔融的氫氧化鈉在高溫下與芳磺酸鈉作用生成酚鈉，后者可通過加酸水解生成酚。如萘－2－磺酸鈉在300～340℃常壓堿熔后水解而得2－萘酚。某些芳磺酸鹽還需用氫氧化鈉和氫氧化鉀的混合堿作為堿熔的反應(yīng)劑。芳磺酸鹽較活潑時可用氫氧化鈉水溶液在較低溫度下進行堿熔。

③胺的水解

脂胺和芳胺一般不易水解。芳伯胺通常要先在稀硫酸中重氮化生成重氮鹽，再加熱使重氮鹽水解。反應(yīng)通式如下：

Ar-NH₂ NaNO₂ 2H₂SO₄─→Ar-N₂HSO₄ NaHSO₄ 2H₂O

Ar-N₂HSO₄ H₂O─→ArOH H₂SO₄ N₂

如從鄰氨基苯甲醚制鄰羥基苯甲醚(愈創(chuàng)木酚)。芳環(huán)上的氨基直接水解，主要用于制備1-萘酚衍生物,因它們有時不易用其他合成路線制得。根據(jù)芳伯胺的結(jié)構(gòu)可用加堿水解、加酸水解或亞硫酸氫鈉水溶液水解。如從1-萘胺-5-磺酸制1-萘酚-5-磺酸便是用亞硫酸氫鈉水解。

④酯的水解

油脂經(jīng)加堿水解可得高碳脂肪酸鈉(肥皂)和甘油；制脂肪酸要用加酸乳化水解。低碳烯烴與濃硫酸作用所得烷基硫酸酯，經(jīng)加酸水解可得低碳醇。

⑤蛋白質(zhì)的水解

蛋白質(zhì)在酶的作用下，水解位點特定，用于一級結(jié)構(gòu)，分析肽普。蛋白質(zhì)在酸的作用下，色氨酸破壞，天冬酰胺和谷氨酰胺脫酰胺基。

水解無機鹽的水解

分四類：

一、強酸強堿鹽不發(fā)生水解，因為它們電離出來的陰、陽離子不能破壞水的電離平衡，所以呈中性。

二、強酸弱堿鹽，我們把弱堿部分叫弱陽，弱堿離子結(jié)合從水中電離出來的氫氧根離子，破壞了水的電離平衡，使得水的電離正向移動，結(jié)果溶液中的氫離子濃度大于氫氧根離子濃度，使水溶液呈酸性。

三、強堿弱酸鹽，我們把弱酸部分叫弱陰，同理弱陰結(jié)合從水中電離出來的氫離子，使得溶液中氫氧根離子濃度大于氫離子濃度，使溶液呈堿性。

四、弱酸弱堿鹽，弱酸部分結(jié)合氫，弱堿部分結(jié)合氫氧根，生成兩種弱電解質(zhì)，再比較它們的電離常數(shù)Ka、Kb值的大?。ǘ皇撬舛鹊拇笮。?，在一溫度下，弱電解質(zhì)的電離常數(shù)（又叫電離平衡常數(shù)）是一個定值，這一比較就可得出此鹽呈什么性了，誰強呈誰性，電離常數(shù)是以10為底的負對數(shù)，誰負得少誰就大?？傊痪湓挘}溶液中的陰、陽離子結(jié)合著從水中電離出來的氫離子或氫氧根離子能生成弱電解質(zhì)的反應(yīng)叫鹽類的水解。

水與另一化合物反應(yīng)，該化合物分解為兩部分，水中氫離子加到其中的一部分，而羥基加到另一部分，因而得到兩種或兩種以上新的化合物的反應(yīng)過程，滿足這些條件的叫做水解。工業(yè)上應(yīng)用較多的是有機物的水解，主要生產(chǎn)醇和酚。水解反應(yīng)是中和或酯化反應(yīng)的逆反應(yīng)。大多數(shù)有機化合物的水解,僅用水是很難順利進行的。根據(jù)被水解物的性質(zhì)水解劑可以用氫氧化鈉水溶液、稀酸或濃酸，有時還可用氫氧化鉀、氫氧化鈣、亞硫酸氫鈉等的水溶液。這就是所謂的加堿水解和加酸水解。水解可以采用間歇或連續(xù)式操作，前者常在塔式反應(yīng)器中進行，后者則多用釜式反應(yīng)器。典型的水解有五種類型。