沉淀（Precipitate）是指溶液中难溶物质的产生和沉淀的过程，通常被归属于结晶学科，可被狭义定义为“快速反应结晶”，同时，化学发应是引发沉淀的主要手段。沉淀的形成首先是要有构晶离子，构晶离子在过饱和溶液中形成晶核，晶核进一步生长即形成沉淀。

按照沉淀的物理性质，可将其分为晶形沉淀和无定形沉淀（非晶形沉淀）两种，介于两者之间的沉淀被称为凝乳状沉淀。常见的无机化合物沉淀有氯化银（AgCl）、硫酸（BaSO₄）、碳酸钡（BaCO₃）、碳酸钙（CaCO₃）、氢氧化镁（Mg(OH)₂）、氢氧化铝（Al(OH)₃）、氢氧化铁胶体（Fe(OH)₃）；有机沉淀物有免疫细胞、红细胞、管型、上皮细胞核和精子，也有重烃(石腊或沥青质)，它们一般沉淀在油管、射孔眼和地层中；生物沉淀主要有酵母、细菌等。

沉淀从溶液中提取分离出来需采取过滤、洗涤、干燥等后处理方法。沉淀反应可应用于医药、分析化学、废水处理及矿物冶炼等领域，如在分析药品中重金属铅的含量是否超过药典规定的标准限度时，可取样品与硫化氢反应产生棕色或暗棕色浑浊的pbs沉淀，然后以用标准铅溶液在相同条件下与硫化氢试液的作用结果为标准进行比较，即可判断铅是否超标；在去除废水中的重金属污染时，可加入碳酸钙等中和沉淀剂，使重金属在弱碱性条件下形成溶解度较小的氢氧化物沉淀或碳酸根沉淀而去除；此外，沉淀发应还能生产催化剂、磁电材料、起爆药和有机颜料等多种化工产品。

沉淀物产生时就会形成新相，这是因为溶质分子必须要有足够的能量才能克服液固相界面阻力，碰撞聚集生成新的固相晶核。同时为使溶液中生成的晶核长大成晶体，需要一定的溶度差作为扩散的推动力，为此只有在饱和溶液才能生成沉淀。

沉淀包括混合、化学反应、成核和成长四个基本步骤。实际沉淀这四个步骤使平行进行的，比如快速化学发应，溶液混合尚未完全，已经出现化学发应和成核，而成核和成长两个步骤通常也不能分开，为此，沉淀是这四个步骤平行展开和相互耦合的过程。

在溶液过饱和示意图中，溶液饱和曲线为AB，CD是过饱和曲线。曲线AB下方P点处，溶液溶度为达饱和，不能析出沉淀，为稳定区。曲线CD上方S点，溶液超过临界过饱和度，能自动析出沉淀，为不稳定区。两个区域之间为介稳区，在Q点处，如存在外加晶种，将会有沉淀物生成，但不会自发沉淀。

沉淀的形成首先是要有构晶离子，构晶离子在过饱和溶液中形成晶核，晶核进一步生长即形成沉淀，因此沉淀的形成可以概括为晶核形成和晶核长大两个过程。

组成沉淀的离子称为构晶离子，构晶离子在溶液中可聚集成离子对或离子群等形式的聚集体，当聚集体长到一定大小时便形成晶核。如BaSO₄的晶核由8个构晶离子组成；AgCl、Ag₂CrO₂的晶核由6个构晶离子组成；CaF₂的晶核由有9个构晶离子组成。晶核的形成有两种情况：一种是均相成核作用，另一种是异相成核作用。均相成核作用是指构晶离子在过饱和溶液中通过离子的缔合作用自发地形成晶核过程。异相成核作用是指在制备沉淀时，溶液和容器中会混杂有其他的固体杂质微粒，构晶离子或离子群扩散到这些杂质微粒表面从而诱导晶核形成。通常情况下，溶液中总是不可避免地混有其他杂质，所以在沉淀时，异相成核作用总是存在的。

晶核形成后，过饱和溶液中的构晶离子继续向晶核表面扩散并沉积在晶核上，使晶核逐渐长大，到一定程度时即形成沉淀颗粒。例如BaSO₄沉淀的形成：在过饱和溶液中，由于静电作用，Ba²⁺和SO₄²⁻缔合为离子对Ba²⁺SO₄²⁻，离子对再进一步结合Ba²⁺或SO₄²⁻形成离子群，当离子群长到一定大小时就成为晶核，晶核逐渐长大即形成BaSO₄沉淀。BaSO₄的均相成核过程方程式如下：

根据沉淀的物理性质，可将其分为晶形沉淀和无定形沉淀（非晶形沉淀）两种，介于两者之间的沉淀称为凝乳状沉淀。晶形沉淀、无定形沉淀的沉淀主要由聚集速度和定向速度两方面决定，沉淀颗粒聚集成更大聚集体的速度称为聚集速度；构晶离子在自己的晶核上按一定顺序定向排列的速度称为定向速度。在沉淀过程中，若聚集速度远比定向速度小，则构晶离子聚集成沉淀时有足够的时间按一定的晶格有序排列，即可得到晶形沉淀；若聚集速度远比定向速度大，构晶离子来不及按一定的晶格有序排列，便快速聚集成更大的沉淀颗粒，即可得到无定形沉淀。

晶形沉淀颗粒直径一般为0.1-1μm，沉淀颗粒较大，结构紧密，内部排列较规则，所以整个沉淀占的体积很小，极易沉降于容器的底部，且易于过滤、洗涤，如BaSO₄、CaC₂O₄等。

制得晶形沉淀应满足以下条件：①在适当稀的热溶液中进行沉淀；②在不断搅拌的情况下缓慢加入沉淀剂；③过滤前应进行陈化处理。

无定形沉淀颗粒直径一般小于0.02μm，沉淀颗粒较小，由许多疏松的聚集在一起的微小颗粒组成，沉淀颗粒排列毫无规律性，通常含有大量数目不定的水分子，所以呈疏松的絮状结构，体积庞大，不容易沉降至容器的底部，且不易于过滤、洗涤，如Fe₂O₃·nH₂O、Al(OH)₃、Fe(OH)₃、SiO₂·nH₂O等。

制得无定形沉淀应满足以下条件：①在较浓的溶液中进行沉淀，加入沉淀剂的速度可适当加快；②在热溶液中进行沉淀；③溶液中应加入适当的电解质；④趁热过滤、洗涤，不必陈化处理。

沉淀颗粒直径介于晶形沉淀和无定形沉淀之间的沉淀为凝乳状沉淀，如AgCl等。

一些无机药物的制备是通过复分解反应生成沉淀而制得的，如以氯化钡和硫酸钠为原料制得硫酸钡沉淀，以铝矾土、硫酸和碳酸钠为原料制得氢氧化铝沉淀。

有机沉淀可选择的有机沉淀剂选择性高，沉淀溶解度小，吸附杂质少，易于过滤和洗涤，沉淀的摩尔质量大，被测组分在称量形式中占的百分比小，但有机沉淀剂在水中溶解度小，容易夹杂在沉淀中。如在氨性溶液中，有机沉淀剂丁二酮肟与Ni2+生成红色合物沉淀。

在蛋白质的分离纯化、蛋白质类药物的分离制备、病原菌的灭菌都涉及生物沉淀发应，当破坏可溶性蛋白质在水溶液中的两大稳定因素后，蛋白质将发生沉淀，使蛋白质沉淀的方法很多。

盐析法：盐析法是指在蛋白质溶液中加入高浓度中性盐（硫酸铵、硫酸钠等），破坏蛋白质水化膜并中和其表面电荷，导致胶体稳定去除，使蛋白质从水溶液中沉淀的方法。该方法不引起蛋白质变性，故常用于酶、激素等具有生物活性蛋白质的分离制备。

有机溶剂：采用如乙醇、丙酮等有机溶剂破坏了蛋白质表面水花膜，导致蛋白质相互聚集而沉淀；

加热：加热可使蛋白质变性沉淀，加热灭菌就是采用这一原理，加热是蛋白质变性后沉淀凝固而失去生物活性。

重金属离子：如Cu2+、Hg2+等重金属离子可破坏蛋白质表面电荷并结合产生不溶性蛋白质盐，进而产生不溶性沉淀，而减少对重金属离子的吸收。

沉淀反应可应用于医药、分析化学、废水处理及矿物冶炼等领域，还可用于生产催化剂、磁电材料、起爆药和有机颜料等多种化工产品。

硫酸钡沉淀是一种钡盐药物，可用作胃肠道X射线造影剂，诊断消化道疾病。氢氧化铝沉淀属于制酸药，是复方氢氧化铝片的主要成分，可用于治疗胃酸过多、胃溃疡、十二指肠溃疡等疾病。利用抗溶剂沉淀法或泡腾沉淀法还可制备强效利尿药塞米，用于心衰、水肿、高血压及高血钙等的治疗。

在医学研究中分析生物样品时，蛋白质的存在会产生一系列问题，所以可添加沉淀剂与蛋白质形成沉淀从而去除。中性盐沉淀（盐析法）可用于各种蛋白质和酶的分离纯化；有机溶剂沉淀可用于蛋白质和酶、多糖、核酸以及生物小分子的分离纯化；选择性变性沉淀可用于除去某些不耐热的和在一定pH下易变性的杂蛋白；等电点沉淀可用于氨基酸、蛋白质及其他两性物质的沉淀，此外还有如有机聚合物沉淀等沉淀方法。在从天然药物中提取生物碱时，也可加入生物碱沉淀试剂与生物碱反应产生沉淀而析出，如雷氏铵盐可与水溶性季铵碱在酸性溶液中生成难溶于水的生物碱雷氏盐沉淀析出；胆甾醇能与甾体皂苷生成沉淀。

在进行离子含量的分析检测时，可加入氢氧化物沉淀剂、硫化物沉淀剂和稀土沉淀剂等将痕量组分定量沉淀出来以达到分离富集目的。如在分析药品中重金属铅的含量是否超过药典规定的标准限度时，可取样品与硫化氢反应产生棕色或暗棕色浑浊的pbs沉淀，然后以用标准铅溶液在相同条件下与硫化氢试液的作用结果为标准进行比较，即可判断铅是否超标。此外也可直接采用沉淀滴定法进行物质含量的检测，如银量法，即以AgNO₃为标准溶液进行滴定，可测定能与Ag⁺生成沉淀的物质。以草酸为沉淀剂，通过草酸沉淀-等离子体发射光谱法可连续测定稀土矿中的稀土氧化物总量、氧化和三氧化铼的含量。

在去除废水中的重金属污染时，可加入碳酸钙、石灰、碳酸钠、氢氧化钠和碱性废渣等中和沉淀剂，使重金属在弱碱性条件下形成溶解度较小的氢氧化物沉淀或碳酸根沉淀而去除；也可加入硫化钠、硫化钙、硫氢化钠、三硫化二铁和硫化氢等硫化沉淀剂，使重金属与硫化物反应形成比较稳定的难溶或不溶的硫化物沉淀而去除。在处理氨氮废水时，可加入一定比例的磷酸盐与柠檬酸镁与废水中的氨氮反应生成磷酸铵镁沉淀而予以回收。以硫酸亚铁、氯化锌分别做沉淀剂进行两步耦合沉淀，再辅以过氧化氢氧化可深度处理高浓度的含废水。

在进行矿冶炼时，可用氢氧化钠沉淀剂去除镍矿中的铁、铝、锰等杂质。在进行矿冶炼时，可用硅钼酸、氯铂酸、四氯化锡等沉淀剂与铷形成复盐沉淀，实现铷和其他杂质的分离。用碳酸钠沉淀可从锂云母矿石中提炼出碳酸锂，实现锂的分离回收。

催化剂：沉淀反应可用于制备催化剂，如九水合硝酸铝与506-87-6发生沉淀反应可生成Al₂O₃催化剂，以氯化钠、盐酸、氯化钠、铜粉为原料发生沉淀反应可制备氯化亚铜催化剂，以硝酸铜、硝酸锰和碳酸钠为原料发生共沉淀反应可制备铜锰催化剂。

磁电材料：共沉淀反应可应用于电解质粉等磁电材料的制备，将沉淀剂与两种以上金属盐溶液作用，经共同沉淀后即可制得产品。如以Ba(NO₃)₃·6H₂O、Ga(NO₃)₃·9H₂O和Ce(NO₃)₃·6H₆O为原料，共沉淀后可制得BGC电解质材料，以硝酸铁和磷酸为原料发生共沉淀反应可制备电池级磷酸铁。

起爆药：共沉淀反应可用于制造起爆药，在含多种离子的溶液中，通过共沉淀可将两种或两种以上的起爆药组分在结晶过程中形成一种复合颗粒粉末或聚结晶体颗粒，来代替两种或多种起爆药的机械混合物。此法可提高起爆药混合的均一化程度，使颗粒间的接触状态更为密切，更好地发挥起爆药的综合性能，对提高药剂质量、简化制药和火工品的装配工艺等都十分有利。

有机颜料：利用盐类、皂类、酸类等沉淀剂使染料沉淀在某种无色的无机化合物载体上，如氢氧化铝、硫酸钡、立德粉、黏土等，生成的沉淀可做颜料，称色淀。也可将可溶性染料与盐反应，生成的沉淀也可做颜料，称色原体。

其他化工原料：以碳酸钠或碳酸氢钠为沉淀剂与氯化镨铷反应可制备氧化铷，是电解生产镨铷金属的原材料，以碳酸钠为沉淀剂与铷氯化稀土反应可制备铷碳酸稀土，是多种稀土产品的中间原料，用途广泛，以碳酸氢盐或草酸铵盐为沉淀剂，通过化学沉淀-热还原法可制备草酸钴粉末，是制备钴粉的重要前驱体。

若要将沉淀从溶液中提取分离出来，则需采取过滤、洗涤、干燥等后处理方法。

共沉淀分离法是指加入某种离子同沉淀剂生成的沉淀作为载体，将痕量组分定量地沉淀下来，然后将沉淀分离，再将其溶解于少量溶剂中，从而达到分离和富集的一种方法。该方法使用的常量沉淀物质称为载体或共沉淀剂，包括无机化合物和有机两大类。无机共沉淀剂分离法包括吸附共沉淀法和混晶共沉淀法，有机共沉淀剂分离法大致可分为三种类型，分别为：形成离子缔合物、利用胶体的凝聚作用和利用惰性共沉淀剂。

在母液中常含有过量的沉淀剂和其他可溶性杂质，为了将沉淀与母液分离则必须进行过滤。通常可采用滤纸和漏斗进行过滤，也可用玻砂埚等进行过滤。

洗涤主要是除去母液或沉淀表面吸附的杂质，为减少沉淀的溶解损失量和防止形成溶胶需选择合适的洗涤液。洗涤液的选择原则如下：①溶解度较小而不形成胶体的沉淀，可用蒸馏水洗涤；②溶解度大的沉淀可用稀的沉淀剂溶液来洗涤；③溶解度小的胶状沉淀需用挥发性电解质（如NH₄NO₃）的稀溶液进行洗涤；④不因温度升高而显著溶解的沉淀最好用热洗涤液洗涤；⑤洗涤时采用少量多次的洗涤原则。洗涤后需检查沉淀是否洗净，例如以氯化钡沉淀NaSO₄为BaSO₄时，应洗涤到无Cl⁻为止，可取少量新滤液加入适量AgNO₃溶液，当无白色浑浊产生时即认为沉淀已经洗净。

干燥（或灼烧）的目的是除去沉淀中的水分和挥发性杂质，并使沉淀形式转变为组成固定、性质稳定的形式。干燥温度和时间由沉淀的性质决定。

当水中存在沉淀时，沉淀会部分溶解，其在水中的溶解度即为沉淀溶解度，通常用S表示。在给定温度下，沉淀将有一个明确的溶解度，单位为g/L或mol/L。当沉淀在水中达到饱和状态时可建立一个平衡关系，AmBn的平衡关系方程式如下，其总化学平衡常数为K=[Aⁿ⁺]ᵐ·[Bᵐ⁻]ⁿ，而沉淀溶解过程中的化学平衡常数被称为溶度积，用Ksp表示（sp: solubility product），即Ksp=[Aⁿ⁺]ᵐ·[Bᵐ⁻]ⁿ，Ksp可以反映物质的溶解能力。例如AgCl的溶度积则为Ksp=[Ag⁺][Cl⁻]，溶度积与溶解度之间的定量关系可用如下公式表示，所以在指定温度下如果溶度积已知，则能计算出物质平衡时的溶解度。

影响沉淀溶解度的因素很多，有同离子效应、盐效应、酸效应和配位效应等。此外，温度、介质、晶体结构及颗粒大小也对溶解度有影响。

反应商(Qi)，又称难溶电解质的离子积，是判断反应是否生成沉淀的重要参数。同样以上述AmBn的溶解平衡为例，则Qi=[Aⁿ⁺]ᵐ·[Bᵐ⁻]ⁿ，可见Qi与Ksp的表达式相同，但两者的概念完全不同。Qi表示任意状态下难溶电解质离子浓度方次的乘积，它随着溶液中有关离子浓度的变化而不同；而Ksp是平衡状态下难溶强电解质离子浓度方次的乘积，在一定温度下是常数，即Ksp是Qi的一个特例。

沉淀溶解平衡是一种动态平衡，当溶液中难溶电解质离子浓度变化时，平衡就向一定方向移动，直至重新达到平衡。在任何给定的溶液中，Ksp与Qi相比较可能有以下3种情况：当Qi=Ksp时，溶液为饱和溶液，体系处于沉淀溶解平衡状态；当Qi＜Ksp时，溶液为不饱和溶液，无沉淀析出，若溶液中有固体存在，则平衡向沉淀溶解的方向移动，直至达到平衡状态为止；当Qi\u003e Ksp时，溶液为过饱和溶液，平衡向生成沉淀的方向移动，溶液中有新的沉淀析出。此三种情况即为溶度积规则，可用于判断溶液中是否有沉淀生成。

分步沉淀是指在实际情况下，溶液中往往同时含有多种离子，当加入某种试剂时，该试剂可能会与溶液中的多种离子发生反应而产生沉淀，沉淀反应将按照一定的次序进行，这种同一种试剂使不同离子先后沉淀的现象即称为分步沉淀。例如在含有相同浓度的I⁻离子和Cl⁻离子的混合溶液中，逐滴加入AgNO₃溶液，刚开始只生成浅黄色的Agl沉淀，当AgNO₃溶液加到一定量后，体系中开始出现白色的AgCl沉淀。体系中发生沉淀先后析出的现象的根本原因是AgCl的溶度积大于AgI，随着AgNO₃的加入，Ag⁺浓度逐渐增大，会首先满足I⁻的沉淀，再满足Cl⁻的沉淀，当AgCl沉淀开始出现时，表明Ag⁺离子浓度同时达到了满足两个沉淀平衡的要求。所以对于对于同一类型的沉淀，可以用溶度积的大小直接确定分步沉淀的顺序；对于不同类型的沉淀而言，则要用溶解度的大小来确定分步沉淀的顺序，如果被沉淀离子的浓度相同，那么溶解度小的先沉淀，溶解度大的后沉淀。

一般认为，只要溶液中某种离子的浓度不大于1.0×10⁻⁵ mol/L，就表明该离子已经完全沉淀。

由一种沉淀转化为另一种沉淀的过程称为沉淀的转化。例如锅炉的锅垢中含有CaSO₄，不易清除，若用足量的NaCO₃处理就可使CaSO₄全部转化为易除去的CaCO₃，这样锅炉中的锅垢就可以清除了。其转化过程如下：

沉淀转化的方向是溶度积大的沉淀易转化为溶度积小的沉淀，反之则很困难。例如AgCl的溶度积Ksp=1.8x10⁻¹⁰，AgSCN的溶度积Ksp=1.0x10⁻²，前者大于后者，表明AgCl沉淀易于转化成AgSCN沉淀，AgSCN沉淀难以转化成AgCl沉淀。其转化过程如下：。

共沉淀和后沉淀是影响沉淀纯度的因素。

当沉淀析出时，溶液中一些本不应沉淀的杂质一起沉淀出来的现象叫作共沉淀。根据其产生原因可将共沉淀分为吸附共沉淀、包藏共沉淀和混晶共沉淀三种。

吸附共沉淀：吸附共沉淀是由沉淀表面的吸附作用引起的共沉淀。例如用KCI沉淀AgNO₃溶液中的Ag⁺时，产生的AgCl沉淀表面构晶离子的电荷作用力不均衡，存在着指向沉淀颗粒内部的力场，这种力场会吸引溶液中带有相反电荷的离子形成一个吸附层。吸附层带负电荷，所以会在吸附层的外面再吸附一层带有正电荷离子K⁺的扩散层。吸附共沉淀的规律是吸附层会优先吸附可与吸附层离子形成溶解度更小的化合物的离子，其次是电荷高、浓度大的离子。所以在此过程中会导致氯化钾的形成，影响了AgCl沉淀的纯度。表面吸附共沉淀是最普遍、最重要的共沉淀现象，也是沉淀被污染的主要原因。

包藏共沉淀：包藏共沉淀也称吸留共沉淀，是指在沉淀过程中如果沉淀的成长速度较快，开始时吸附在沉淀表面的杂质来不及被构晶离子置换而离开沉淀表面，被随后沉积下来的沉淀覆盖包藏在沉淀的内部。这种由于吸附而留在沉淀内部的共沉淀现象叫做包藏或叫吸留。晶形沉淀的成长速度一般较快，更易产生包藏共沉淀。由于包藏是由吸附作用引起的，所以包藏的规律与吸附共沉淀的规律相同。例如用SO₄²⁻沉淀氯化钡中的Ba²⁺时，若同时存在CI⁻、NO₃⁻、Na⁺，则BaSO₄沉淀对Ba(NO₃)₂的包藏比对BaCl的包藏更加严重。

混晶共沉淀：混晶共沉淀是指当杂质离子与构晶离子的电荷相同、半径相近，特别是杂质离子与构晶离子可形成与沉淀具有同种品型的晶体时，则在沉淀过程中杂质离子可取代构晶离子于结晶点位上而形成混晶共沉淀。如沉淀BaSO₄若混入Pb²⁺，由于Pb²⁺和Ba²⁺半径相近、电荷相同，BaSO₄与PbSO₄晶型相同，则Pb²⁺可取代沉淀中的部分Ba²⁺并占据在结晶点位上，从而形成BaSO₄与PbSO₄的混晶共沉淀，影响BaSO₄沉淀的纯度。

后沉淀指由于沉淀速度的差异，沉淀生成后若放置一段时间，在已形成的沉淀上会形成第二种不溶物质。这种情况大多发生在特定组分形成的稳定过饱和溶液中。例如沉淀CaC₂O₄时若混入Mg²⁺，放置一段时间后CaC₂O₄表面会有MgC₂O₄生成。后沉淀引入的杂质量比共沉淀要多，且随着沉淀放置时间的延长杂质量会增多。因此为防止后沉淀现象的发生，某些沉淀的陈化时间不宜过久。