Opady to... Opis procesu, szybkość, właściwości

Strącanie to tworzenie się ciała stałego z roztworu. Początkowo reakcja przebiega w stanie ciekłym, po czym powstaje rodzaj substancji, którą nazywamy "osadem". Składnik chemiczny, który powoduje jego powstanie ma swoje naukowe określenie takie jak "precipitant". Bez wystarczającej grawitacji (osiadania), aby połączyć twarde cząstki, osad pozostaje w zawieszeniu.

Po wytrąceniu, zwłaszcza przy użyciu wirówki w celu sprasowania w zwartą masę, osad można nazwać "granulatem". Może być używany jako medium. Ciecz pozostająca nad ciałem stałym bez wytrącenia nazywa się "supernatantem". Opadanie to tworzenie się proszków z resztek skał. Historycznie były one również znane jako "kwiaty". Kiedy pojawia się ciało stałe w postaci chemicznie przetworzonych włókien celulozy, proces ten często nazywany jest regeneracją.

Rozpuszczalność pierwiastka

Czasami tworzenie się osadu wskazuje na początek reakcji chemicznej. Jeżeli osad z roztworów azotanu srebra wleje się do cieczy chlorku sodu, następuje refluks chemiczny z utworzeniem białego osadu metalu szlachetnego. W reakcji ciekłego jodku potasu z azotanem ołowiu(II) powstaje żółty osad jodku ołowiu(II).

Wytrącenie może nastąpić, gdy stężenie związku przekroczy jego rozpuszczalność (np. w wyniku zmieszania różnych składników lub zmiany ich temperatury). Całkowite wytrącenie może nastąpić szybko tylko z roztworu przesyconego.

W ciałach stałych proces ten zachodzi, gdy stężenie jednego produktu przekracza granicę rozpuszczalności drugiego ciała gospodarza. Na przykład, z powodu szybkiego chłodzenia lub implantacji jonów, temperatura jest wystarczająco wysoka, aby dyfuzja powodowała oddzielenie substancji i tworzenie się osadów. Strącanie w stanie stałym jest powszechnie stosowane do syntezy nanoklastrów.

Ponowne zawieszenie cieczy

Ważnym etapem w procesie osadzania jest inicjacja nukleacji. Tworzenie hipotetycznego ciała stałego wiąże się z utworzeniem interfejsu, co oczywiście wymaga pewnej energii opartej na względnym ruchu powierzchniowym zarówno ciała stałego, jak i roztworu. Jeśli nie jest dostępna odpowiednia struktura nukleacji, przesycenie.

Przykład osadzania: miedź z drutu, która jest wypierana przez srebro w roztworze azotanu metalu, w którym jest zanurzona. Oczywiście, po tych eksperymentach, materiał stały wytrąca się. Reakcje strąceniowe mogą być wykorzystywane do produkcji pigmentów. Również do usuwania soli z wody w uzdatnianiu wody oraz w klasycznej jakościowej analizie nieorganicznej. Właśnie w ten sposób następuje osadzanie się miedzi.

Kryształy porfirynowe

Strącanie jest również przydatne podczas rozdzielania produktów reakcji podczas przetwarzania. Najlepiej, gdy produkty te są nierozpuszczalne w reagencie.

W ten sposób ciało stałe wytrąca się w miarę formowania, najlepiej tworząc czyste kryształy. Przykładem tego jest synteza porfiryn we wrzącym kwasie propionowym. Po ochłodzeniu mieszaniny reakcyjnej do temperatury pokojowej, na dnie naczynia wytrącają się kryształki tego składnika.

Wytrącenie może nastąpić również poprzez dodanie antysolwentu, który drastycznie zmniejsza bezwzględną zawartość wody w pożądanym produkcie. Substancja stała może być następnie łatwo oddzielona przez filtrację, dekantację lub wirowanie. Przykładem może być synteza chlorku chromu tetraphenylporphyrin: do roztworu reakcyjnego DMF dodaje się wodę i produkt wytrąca się. Strącanie jest również przydatne w oczyszczaniu wszystkich składników: surowy bdim-cl całkowicie rozpuszcza się w acetonitrylu i jest odprowadzany do octanu etylu, gdzie wytrąca się. Innym ważnym zastosowaniem antysolwentu jest osadzanie niedopasowań etanolowych.

W metalurgii, wytrącanie z roztworu stałego jest również użytecznym sposobem hartowania stopów. Ten proces rozkładu jest znany jako krzepnięcie.

Prezentacja z wykorzystaniem równań chemicznych

Przykład reakcji strąceniowej: wodny azotan srebra (AgNO 3) dodaje się do roztworu zawierającego chlorek potasu (KCl), białe ciało stałe, ale już srebrne (AgCl), rozkłada się.

To z kolei tworzy składnik stalowy, który jest obserwowany jako osad.

Ta reakcja strącania może być rejestrowana z naciskiem na zdysocjowane cząsteczki w roztworze połączonym. Jest to tzw. równanie jonowe.

Ta druga metoda tworzenia tej reakcji jest znana jako czyste wiązanie.

Opady o różnych kolorach

Zielone i czerwonobrązowe plamy na próbce rdzenia wapiennego odpowiadają stałym tlenkom i wodorotlenkom Fe 2+ i Fe 3++.

Wiele związków zawierających jony metali tworzy osady o charakterystycznych barwach. Poniżej przedstawiono typowe odcienie dla różnych wytrąceń metali. Jednak wiele z tych związków może dawać kolory bardzo różne od tych wymienionych.

Inne związki tworzą zwykle białe osady.

Analiza anionów i kationów

Tworzenie się osadu jest przydatne do wykrywania rodzaju kationu w soli. Aby to zrobić, zasada najpierw reaguje z nieznanym składnikiem, tworząc ciało stałe. To wytrącenie wodorotlenku danej soli. Aby zidentyfikować kation, należy zwrócić uwagę na barwę osadu i jego rozpuszczalność w nadmiarze. Podobne procesy są często wykorzystywane w serii - na przykład, mieszanina azotanu baru będzie reagować z jonami siarczanu baru, tworząc stały osad siarczanu baru, wskazując, że druga substancja jest prawdopodobnie obecna w dużej ilości.

Proces trawienia

Wytrącenie następuje, gdy osad pozostaje w roztworze, z którego został wytrącony, zwykle w wyższej temperaturze. Prowadzi to do czystszego i grubszego wytrącania cząstek. Proces fizyko-chemiczny leżący u podstaw trawienia nazywany jest dojrzewaniem Ostwalda. Przykładem jest tu wytrącanie białek.

Reakcja ta zachodzi, gdy kationy i aniony w roztworze hydrofilowym łączą się, tworząc nierozpuszczalne heteropolarne ciało stałe zwane osadem. To, czy taka reakcja zachodzi, czy nie, można określić, stosując zasady dotyczące zawartości wody w zwykłych cząsteczkowych ciałach stałych. Ponieważ nie wszystkie reakcje wodne tworzą osady, przed określeniem stanu produktów i napisaniem całkowitego równania jonowego należy zapoznać się z zasadami rozpuszczalności. Możliwość przewidzenia tych reakcji pozwala naukowcom określić, jakie jony są obecne w roztworze. Pomaga również zakłady przemysłowe tworzą związki chemiczne poprzez wyodrębnienie składników z tych reakcji.

Właściwości różnych osadów

Są to nierozpuszczalne, jonowe stałe produkty reakcji, powstające w wyniku połączenia się pewnych kationów i anionów w roztworze wodnym. Determinanty opadów atmosferycznych mogą być różne. Niektóre reakcje są zależne od temperatury, np. roztwory stosowane jako bufory, inne zaś mają związek jedynie ze stężeniem roztworu. Ciała stałe powstające w reakcjach strąceniowych są składnikami krystalicznymi i mogą być zawieszone w całej cieczy lub opadać na dno roztworu. Pozostała woda nazywana jest supernatantem. Dwa elementy konsystencji (osad i supernatant) mogą być rozproszone różnymi metodami, takimi jak filtrowanie, ultrawirowanie lub dekantacja.

Oddziaływania związane z wytrącaniem i podwójną substytucją

Zastosowanie praw rozpuszczalności wymaga zrozumienia, jak reagują jony. Większość oddziaływań opadowych to proces pojedynczej substytucji lub podwójnej. Pierwszy z nich występuje, gdy dwa odczynniki jonowe dysocjują i wiążą się z odpowiednim anionem lub kationem drugiego. Molekuły wymieniają się na podstawie swoich ładunków w postaci kationu lub anionu. Można to uznać za "zmianę partnera". To znaczy, że każdy z dwóch reagentów "traci" swojego towarzysza i tworzy wiązanie z drugim; w ten sposób dochodzi np. do chemicznego strącenia siarkowodoru.

Reakcja podwójnego podstawienia jest w szczególności klasyfikowana jako proces krzepnięcia, gdy dane równanie chemiczne zachodzi w roztworze wodnym, a jeden z powstałych produktów jest nierozpuszczalny. Przykład tego procesu podany jest poniżej.

Oba odczynniki są wodne, a jeden produkt jest stały. Ponieważ wszystkie składniki są jonowe i ciekłe, dysocjują i dlatego mogą się w pełni rozpuścić w sobie nawzajem. Istnieje jednak sześć zasad dotyczących wody, które są wykorzystywane do przewidywania, które cząsteczki są nierozpuszczalne po osadzeniu w wodzie. Jony te tworzą stały osad w zwykłej mieszaninie.

Zasady rozpuszczalności, prędkość wytrącania

Czy reakcja strącania jest podyktowana regułą zawartości wody? W rzeczywistości wszystkie te prawa i przypuszczenia dostarczają wskazówek, które mówią, które jony tworzą ciała stałe, a które pozostają w swojej pierwotnej formie molekularnej w roztworze wodnym. Zasady muszą być przestrzegane od góry do dołu. Oznacza to, że jeśli coś jest nierozpuszczalne (lub rozpuszczalne) z powodu pierwszego postulatu, to ma on pierwszeństwo przed kolejnym, wyżej numerowanym stwierdzeniem.

Bromki, chlorki i jodki są rozpuszczalne.

Sole zawierające srebro, ołów i rtęć nie mogą być mieszane całkowicie.

Jeśli zasady mówią, że cząsteczka jest rozpuszczalna, to pozostaje ona w postaci wodnej. Ale jeśli składnik jest niemieszalny zgodnie z prawami i postulatami opisanymi powyżej, to tworzy ciało stałe z obiektem lub ciecz z innym reagentem. Jeżeli okaże się, że wszystkie jony w reakcji są rozpuszczalne, to nie dojdzie do procesu strącania.

Czyste równania jonowe

Aby zrozumieć definicję tego pojęcia, należy przypomnieć sobie podane powyżej prawo dla reakcji podwójnego podstawienia. Ponieważ ta konkretna mieszanina jest metodą osadzania, stany materii mogą być przypisane do każdej pary zmiennych.

Pierwszym krokiem do napisania czystego równania jonowego jest rozdzielenie rozpuszczalnych (wodnych) reagentów i produktów na ich odpowiednie kationy i aniony. Strącenie jest nierozpuszczalne w wodzie, więc ciało stałe nie musi być oddzielane. Wynikająca z tego reguła jest następująca.

W powyższym równaniu jony A+ i D występują po obu stronach wzoru. Są one również nazywane cząsteczkami widmowymi, ponieważ pozostają niezmienione podczas całej reakcji. Bo to właśnie one przechodzą przez równanie bez zmian. To znaczy, że można je wykluczyć, aby pokazać wzór czystej cząsteczki.

Czyste równanie jonowe wykazuje jedynie reakcję strąceniową. A wzór cząsteczkowy netto musi być koniecznie zrównoważony po obu stronach, nie tylko pod względem atomów pierwiastków, ale także patrząc od strony ładunku elektrycznego. Reakcje strącania są zwykle przedstawiane wyłącznie za pomocą równań jonowych. Jeżeli wszystkie produkty są wodne, nie można zapisać czystego wzoru cząsteczkowego. A dzieje się tak dlatego, że wszystkie jony są wyłączone jako produkty widmowe. Dlatego w sposób naturalny nie zachodzi reakcja strącania.

Zastosowania i przykłady

Reakcje strącania są przydatne do określenia, czy pożądany pierwiastek jest obecny w roztworze. Jeśli tworzy się osad, na przykład, gdy substancja chemiczna reaguje z ołowiem, obecność tego składnika w źródle wody można sprawdzić poprzez dodanie substancji chemicznej i kontrolowanie tworzenia się osadu. Ponadto refrakcja opadów atmosferycznych może być wykorzystywana do pozyskiwania pierwiastków, takich jak magnez, z woda morska. Reakcje strąceniowe zachodzą nawet w organizmie człowieka między przeciwciałami a antygenami. Jednak medium, w którym to się dzieje, jest wciąż badane przez naukowców z całego świata.

Pierwszy przykład

Konieczne jest dokończenie reakcji podwójnego podstawienia, a następnie sprowadzenie jej do równania czystego jonu.

Po pierwsze, należy przewidzieć produkty końcowe tej reakcji, wykorzystując wiedzę o procesie podwójnego podstawienia. W tym celu należy pamiętać, że kationy i aniony "zmieniają partnerów".

Po drugie, warto rozdzielić reagenty na ich pełne formy jonowe, ponieważ istnieją one w roztworze wodnym. I warto też pamiętać o zrównoważeniu zarówno ładunku elektrycznego, jak i całkowitej liczby atomów.

Na koniec należy uwzględnić wszystkie jony spektatorowe (te same cząsteczki występujące po obu stronach wzoru, które nie uległy zmianie). W tym przypadku są to substancje takie jak sód i chlor. Ostateczne równanie jonowe wygląda następująco.

Należy również dokończyć reakcję podwójnego podstawienia, a następnie ponownie upewnić się, że redukuje się ją do równania czystego jonu.

Ogólne rozwiązywanie problemów

Przewidywanymi produktami tej reakcji są CoSO4 i NCL z zasad rozpuszczalności wynika, że COSO4 całkowicie się rozpada, ponieważ punkt 4 mówi, że siarczany (SO2-4) nie osadzają się w wodzie. Podobnie należy stwierdzić, że składnik NCL jest rozwiązywalny na podstawie postulatu 1 i 3 (jako dowód można przytoczyć tylko pierwszy fragment). Po zbilansowaniu, otrzymane równanie ma następującą postać.

W dalszym kroku warto rozdzielić wszystkie składniki na ich formy jonowe, ponieważ będą one występować w roztworze wodnym. A także, aby zrównoważyć ładunek i atomy. Następnie anuluj wszystkie jony widmowe (te, które pojawiają się jako składniki po obu stronach równania).

Brak reakcji strąceniowej

Ten konkretny przykład jest ważny, ponieważ wszystkie reagenty i produkty są wodne, co oznacza, że są wyłączone z czystego równania jonowego. Nie tworzy się tam stały osad. Dlatego nie zachodzi reakcja strącania.

Należy napisać całkowite równanie jonowe dla reakcji potencjalnie podwójnego wypierania. Pamiętaj, aby uwzględnić stan skupienia materii w roztworze, pomoże to osiągnąć równowagę we wzorze sumarycznym.

Rozwiązania

1. Niezależnie od stanu fizycznego, produktami tej reakcji są Fe(OH)3 i NO3. Zasady rozpuszczalności przewidują, że NO3 całkowicie rozpuszcza się w cieczy, ponieważ wszystkie azotany są (to dowodzi drugiego punktu). Niemniej jednak Fe(O H)3 jest nierozpuszczalny, ponieważ strącanie jonów wodorotlenkowych zawsze ma taką postać (jako dowód szóstego postulatu), a Fe nie jest jednym z kationów, co prowadzi do wykluczenia składnika. Po dysocjacji równanie jest następujące:

2. Produktami powstałymi w wyniku reakcji podwójnego podstawienia są Al, CL3 i Ba, SO4, AlCL3 jest rozpuszczalny, ponieważ zawiera chlorek (zasada 3). Jednakże B a S O4 nie rozpuszcza się w cieczy, ponieważ składnik ten zawiera siarczan. Ale jon B 2 + czyni go również nierozpuszczalnym, ponieważ jest jednym z kationów, co powoduje wyjątek od czwartej zasady.

Oto jak wygląda ostateczne równanie po zbilansowaniu. A po usunięciu jonów spektatorowych otrzymuje się następujący wzór netto.

3. Z reakcji podwójnego podstawienia powstają produkty HNO3 jak również ZnI2. Zgodnie z zasadami, HNO3 rozkłada się, ponieważ zawiera azotany (drugi postulat). A Zn I2 też jest rozpuszczalny, bo jodki są takie same (pkt 3). Oznacza to, że oba produkty są wodne (tzn. dysocjują w każdej cieczy) i dlatego nie zachodzi reakcja strącania.

4. Produktami tej reakcji podwójnego podstawienia są C a3(PO4)2 i N CL. Zasada 1 mówi, że N CL jest rozpuszczalny i zgodnie z szóstym postulatem C a3(PO4)2 nie ulega rozkładowi.

Taką właśnie postać będzie miało równanie jonowe po zakończeniu reakcji. A po wyeliminowaniu opadów atmosferycznych mamy następujący wzór.

5. Pierwszy produkt tej reakcji, PbSO4, jest rozpuszczalny zgodnie z czwartą zasadą, ponieważ jest siarczanem. Drugi produkt KNO3 również rozkłada się w cieczy, ponieważ zawiera azotany (drugi postulat). Dlatego nie zachodzi reakcja strącania.

Proces chemiczny

To czynność polegająca na oddzielaniu ciał stałych od roztworów, albo przez przekształcenie składnika w formę nierozpuszczalną, albo przez zmianę składu cieczy w celu zmniejszenia jakości znajdującego się w niej przedmiotu. Różnica między wytrącaniem a krystalizacją polega w dużej mierze na tym, czy nacisk kładzie się na proces, w którym zmniejsza się rozpuszczalność, czy na ten, w którym struktura ciała stałego staje się zorganizowana.

W niektórych przypadkach można zastosować selektywne strącanie usuwać substancje zakłócające z mieszaniny. Do roztworu dodaje się odczynnik chemiczny, który reaguje selektywnie z interferencją tworząc osad. Następnie można go fizycznie oddzielić od mieszaniny.

Wytrącanie jest często stosowane do usuwania jonów metalicznych z roztworów wodnych: jony srebra obecne w ciekłym składniku soli, takim jak azotan srebra, które są wytrącane przez dodanie cząsteczek chloru, pod warunkiem, że na przykład użyty jest sód. Jony pierwszego i drugiego składnika łączą się tworząc chlorek srebra, związek nierozpuszczalny w wodzie. Podobnie cząsteczki baru są przekształcane podczas wytrącania wapnia przez szczawian. Opracowano schematy analizy mieszanin jonów metali poprzez sekwencyjne stosowanie odczynników, które wytrącają określone substancje lub ich grupy pokrewne.

W wielu przypadkach można wybrać dowolny warunek, w którym substancja jest wytrącana w bardzo czystej i łatwej do rozdzielenia formie. Wyodrębnienie takich osadów i określenie ich masy to precyzyjne metody wytrącania, znajdowania ilości różnych związków.

Podczas próby oddzielenia ciała stałego od roztworu zawierającego kilka składników, często dochodzi do włączenia niepożądanych składników do kryształów, co zmniejsza ich czystość i pogarsza dokładność analizy. Zanieczyszczenie to można zmniejszyć, stosując rozcieńczone roztwory i powoli dodając środek strącający. Skuteczną techniką jest tzw. opad homogeniczny, w którym Jest syntetyzowany w roztworze, nie jest dodawany mechanicznie. W trudnych przypadkach może być konieczne wyizolowanie zanieczyszczonego osadu, ponowne jego rozpuszczenie, a następnie ponowne jego wytrącenie. Większość substancji zakłócających jest usuwana w oryginalnym składniku, a druga próba jest podejmowana przy całkowitym braku substancji zakłócających.

Ponadto nazwa reakcji pochodzi od stałego składnika, który powstaje w wyniku reakcji osadzania.

Aby wpłynąć na rozkład substancji w związku, potrzebne jest wytrącenie, albo przez oddziaływanie dwóch soli, albo przez zmianę temperatury.

Takie wytrącanie się jonów może świadczyć o tym, że zaszła reakcja chemiczna, ale może też wystąpić, gdy stężenie substancji rozpuszczonej przekroczy stopień jej pełnego rozkładu. Działanie poprzedzone jest zdarzeniem zwanym nukleacją. Gdy małe, nierozpuszczalne cząstki łączą się ze sobą lub tworzą górny interfejs z powierzchnią, taką jak ścianka zbiornika lub kryształ nasienny.

Najważniejsze wnioski: definicja opadów w chemii

W tej nauce składnik ten jest zarówno czasownikiem, jak i rzeczownikiem. Wytrącanie to tworzenie się jakiegoś nierozpuszczalnego związku albo przez ograniczenie całkowitego rozkładu związku, albo przez oddziaływanie dwóch składników soli.

Bryła pełni ważną funkcję. Ponieważ powstaje on w wyniku reakcji strącania, nazywany jest osadem. Ciało stałe jest używane do czyszczenia, usuwania lub ekstrakcji soli. Także zrobić pigmenty i identyfikacja substancji w analizie jakościowej.

Strącenie a wytrącenie, aparat pojęciowy

Terminologia może wydawać się nieco zagmatwana. Oto jak to działa: tworzenie się ciała stałego z roztworu nazywa się wytrącaniem. A składnik chemiczny, który powoduje rozkład ciała stałego w stanie ciekłym, nazywamy osadnikiem. Jeżeli wielkość cząstek nierozpuszczalnego związku jest bardzo mała lub jeżeli siła grawitacji nie wystarcza do ściągnięcia składnika krystalicznego na dno pojemnika, osad może być równomiernie rozprowadzony w cieczy, tworząc zawiesinę. Sedymentacja odnosi się do każdej procedury, która oddziela osad od wodnej części roztworu, która jest nazywana supernatantem. Powszechną metodą sedymentacji jest wirowanie. Po wyekstrahowaniu osadu, otrzymany proszek można nazwać "kwiatem".

Inny przykład łączenia

Zmieszanie azotanu srebra i chlorku sodu w wodzie spowoduje, że chlorek srebra wytrąci się z roztworu w postaci ciała stałego. Oznacza to, że w tym przykładzie osad jest CC.

Pisząc reakcję chemiczną, obecność osadu można zaznaczyć następującym wzorem naukowym ze strzałką w dół.

Wykorzystanie opadów atmosferycznych

Składniki te mogą być wykorzystane do identyfikacji kationu lub anionu w soli w ramach analizy jakościowej. Wiadomo, że metale przejściowe tworzą różne kolory osadów, w zależności od ich tożsamości pierwiastkowej i stopnia utlenienia. Reakcje strącania są stosowane głównie do usuwania soli z wody. Również do izolowania produktów i przygotowywania pigmentów. W kontrolowanych warunkach w wyniku reakcji strącania powstają wyraźne kryształy osadu. W metalurgii są one używane do hartowania stopów.

Jak odzyskać osad

Jest kilka metod sedymentacja stosowana do odzyskania ciała stałego:

1. Filtracja. W tym działaniu roztwór zawierający osad jest wylewany na filtr. W idealnym przypadku ciało stałe pozostaje na papierze, a ciecz przechodzi przez. Pojemnik można przepłukać i przelać na filtr w celu ułatwienia odzysku. Zawsze występują jakieś straty, albo przez rozpuszczenie w cieczy, przejście przez papier, albo przez przyleganie do materiału przewodzącego.
2. Wirowanie: w tym działaniu roztwór jest szybko odwirowywany. Aby technika ta zadziałała, stały osad musi mieć większą gęstość niż ciecz. Składnik zagęszczony, można uzyskać poprzez wylanie całej wody. Zwykle mniejsze straty niż w przypadku filtracji. Wirowanie działa dobrze przy małych rozmiarach próbek.
3. Dekantacja: w tej czynności warstwa ciekła jest wylewana lub odsysana od osadu. W niektórych przypadkach dodaje się dodatkowy rozpuszczalnik w celu oddzielenia wody od ciała stałego. Dekantacja może być stosowana z całym składnikiem po odwirowaniu.

Starzenie się opadów

Proces zwany wrzeniem zachodzi, gdy świeże ciało stałe może pozostać w swoim roztworze. W normalnych warunkach temperatura całej cieczy wzrasta. Ulepszona fermentacja może produkować większe cząstki o wyższej czystości. Proces, który prowadzi do tego wyniku znany jest jako "Dojrzewanie Ostwalda".