Precipitacija je stvaranje čvrste supstance iz rastvora. U početku se reakcija odvija u tekućem stanju, nakon čega nastaje određena tvar koja se naziva "talog". Hemijska komponenta koja uzrokuje njegovo formiranje ima takav naučni naziv kao "taložnik". Bez dovoljno gravitacije (taloženja) da spoji tvrde čestice, sediment ostaje u suspenziji.
Nakon taloženja, posebno kada se koristi kompaktna centrifuga, taloženje se može nazvati "granulama". Može se koristiti kao medij. Tečnost koja ostaje iznad čvrste materije bez taloženja naziva se "supernatant". Padavine su prahovi dobijeni od zaostalih stijena. Istorijski su bili poznati kao "cvijeće". Kada se čvrsta materija pojavi u obliku hemijski tretiranih celuloznih vlakana, ovaj proces se često naziva regeneracijom.
Rastvorljivost elemenata
Ponekad formiranje precipitata ukazuje na pojavu hemijske reakcije. Ako ataloženje iz otopina srebrnog nitrata se sipa u tekućinu natrijum klorida, zatim dolazi do kemijske refleksije sa stvaranjem bijelog taloga iz plemenitog metala. Kada tečni kalijum jodid reaguje sa olovo(II) nitratom, formira se žuti talog olovo(II) jodida.
Taloženje može nastati ako koncentracija jedinjenja premašuje njegovu rastvorljivost (na primjer, kada se miješaju različite komponente ili mijenja njihova temperatura). Potpuna precipitacija može se dogoditi samo brzo iz prezasićene otopine.
U čvrstim materijama, proces se dešava kada je koncentracija jednog proizvoda iznad granice rastvorljivosti u drugom telu domaćinu. Na primjer, zbog brzog hlađenja ili implantacije jona, temperatura je dovoljno visoka da difuzija može dovesti do odvajanja tvari i stvaranja taloga. Potpuno taloženje u čvrstom stanju se obično koristi za sintezu nanoklastera.
Prezasićenost fluidom
Važan korak u procesu precipitacije je početak nukleacije. Stvaranje hipotetičke čvrste čestice uključuje formiranje međuprostora, što naravno zahtijeva određenu energiju zasnovanu na relativnom kretanju površine i čvrste tvari i otopine. Ako odgovarajuća struktura nukleacije nije dostupna, dolazi do prezasićenja.
Primjer taloženja: bakar iz žice koji je istisnut srebrom u rastvor metalnog nitrata, u koji se umoči. Naravno, nakon ovih eksperimenata, čvrsti materijal se taloži. Reakcije taloženja mogu se koristiti za proizvodnju pigmenata. I takođe uklonitisoli iz vode tokom njene obrade i u klasičnoj kvalitativnoj neorganskoj analizi. Ovako se deponuje bakar.
Porfirinski kristali
Taloženje je takođe korisno tokom izolacije produkta reakcije kada dođe do obrade. U idealnom slučaju, ove supstance su netopive u komponenti reakcije.
Tako se čvrsta materija taloži dok se formira, po mogućnosti stvarajući čiste kristale. Primjer za to je sinteza porfirina u kipućoj propionskoj kiselini. Kada se reakciona smeša ohladi na sobnu temperaturu, kristali ove komponente padaju na dno posude.
Taloženje može doći i kada se doda anti-rastvarač, što drastično smanjuje apsolutni sadržaj vode u željenom proizvodu. Čvrsta supstanca se zatim može lako odvojiti filtracijom, dekantacijom ili centrifugiranjem. Primjer je sinteza krom hlorida tetrafenilporfirina: voda se dodaje u DMF reakcijsku otopinu i proizvod se taloži. Precipitacija je takođe korisna u prečišćavanju svih komponenti: sirovi bdim-cl se potpuno razlaže u acetonitrilu i baca u etil acetat, gde se taloži. Još jedna važna primjena antiotapala je taloženje etanola iz DNK.
U metalurgiji, taloženje čvrstih rastvora je takođe koristan način za očvršćavanje legura. Ovaj proces raspadanja poznat je kao očvršćavanje čvrste komponente.
Predstavljanje pomoću hemijskih jednačina
Primjer reakcije precipitacije: vodeni srebrni nitrat (AgNO 3)ako se doda rastvoru koji sadrži kalijum hlorid (KCl), primećuje se raspadanje bele čvrste supstance, ali već srebra (AgCl).
On je zauzvrat formirao čeličnu komponentu, koja se posmatra kao talog.
Ova reakcija precipitacije može se napisati sa naglaskom na disociranim molekulima u kombinovanom rastvoru. Ovo se zove jonska jednadžba.
Posljednji način stvaranja takve reakcije poznat je kao čisto vezivanje.
Padavine različitih boja
Zelene i crvenkasto-smeđe mrlje na uzorku jezgre krečnjaka odgovaraju čvrstim materijama Fe 2+ i Fe 3+ oksida i hidroksida.
Mnoga jedinjenja koja sadrže metalne jone proizvode precipitate karakterističnih boja. Ispod su tipične nijanse za različite taloženje metala. Međutim, mnoga od ovih jedinjenja mogu proizvesti boje koje se veoma razlikuju od navedenih.
Druge asocijacije obično formiraju bijele taloge.
Aniona i kationska analiza
Taloženje je korisno u otkrivanju vrste kationa u soli. Da bi se to postiglo, alkalija prvo reagira s nepoznatom komponentom i formira čvrstu supstancu. Ovo je taloženje hidroksida date soli. Da biste identificirali kation, zabilježite boju taloga i njegovu suvišnu rastvorljivost. Slični procesi se često koriste u nizu - na primjer, mješavina barijum nitrata će reagirati sa sulfatnim ionima da bi se formirao čvrsti talog barijum sulfata, što ukazuje na vjerovatnoću da su druge supstance prisutne u izobilju.
Proces probave
Starenje precipitata nastaje kada novonastala komponenta ostane u rastvoru iz kojeg se taloži, obično na višoj temperaturi. To rezultira čistijim i grubljim naslagama čestica. Fizičko-hemijski proces koji leži u osnovi probave naziva se Ostwaldovo sazrijevanje. Evo primjera taloženja proteina.
Ova reakcija se dešava kada se kationi i anjoni u rastvoru hidrofita kombinuju i formiraju nerastvorljivu, heteropolarnu čvrstu supstancu koja se zove talog. Da li se takva reakcija odvija ili ne može se utvrditi primjenom principa sadržaja vode na opće molekularne čvrste tvari. Kako sve vodene reakcije ne stvaraju talog, potrebno je upoznati se s pravilima topljivosti prije određivanja stanja proizvoda i pisanja ukupne ionske jednačine. Mogućnost predviđanja ovih reakcija omogućava naučnicima da odrede koji su joni prisutni u otopini. Takođe pomaže industrijskim postrojenjima da formiraju hemikalije izvlačeći komponente iz ovih reakcija.
Svojstva raznih padavina
One su netopive ionske reakcijske čvrste tvari koje nastaju kada se određeni kationi i anioni kombiniraju u vodenom rastvoru. Odrednice stvaranja mulja mogu varirati. Neke reakcije ovise o temperaturi, kao što su otopine koje se koriste za pufere, dok su druge povezane samo s koncentracijom otopine. Čvrste tvari nastale u reakcijama taloženja su kristalne komponente imože biti suspendiran u cijeloj tekućini ili pasti na dno otopine. Preostala voda se naziva supernatant. Dva elementa konzistencije (precipitat i supernatant) mogu se razdvojiti različitim metodama, kao što su filtracija, ultracentrifugiranje ili dekantacija.
Interakcija padavina i dvostruke zamjene
Primjena zakona rastvorljivosti zahtijeva razumijevanje kako joni reaguju. Većina interakcija oborina su jednostruki ili dvostruki procesi pomjeranja. Prva opcija se javlja kada se dva ionska reaktanta disociraju i vežu za odgovarajući anion ili kation druge supstance. Molekuli zamjenjuju jedni druge na osnovu njihovog naboja kao kationa ili anjona. Ovo se može posmatrati kao "zamjena partnera". Odnosno, svaki od dva reagensa "gubi" svog pratioca i formira vezu s drugim, na primjer, dolazi do hemijskog taloženja sa sumporovodikom.
Reakcija dvostruke zamjene je specifično klasifikovana kao proces očvršćavanja kada se dotična hemijska jednačina javlja u vodenom rastvoru i jedan od rezultirajućih proizvoda je nerastvorljiv. Primjer takvog procesa je prikazan ispod.
Oba reagensa su vodena, a jedan proizvod je čvrst. Pošto su sve komponente jonske i tekuće, one se disociraju i stoga se mogu potpuno rastvoriti jedna u drugoj. Međutim, postoji šest principa vodenosti koji se koriste za predviđanje koji su molekuli nerastvorljivi kada se talože u vodi. Ovi joni ukupno formiraju čvrsti talogmiksevi.
Pravila rastvorljivosti, stopa poravnanja
Da li je reakcija taloženja diktirana pravilom sadržaja vode u tvarima? Zapravo, svi ovi zakoni i pretpostavke daju smjernice koje govore koji joni formiraju čvrste tvari, a koji ostaju u svom izvornom molekularnom obliku u vodenom rastvoru. Pravila se moraju poštovati od vrha do dna. To znači da ako je nešto neodlučivo (ili odlučivo) već zbog prvog postulata, ono ima prednost nad sljedećim indikacijama s većim brojem.
Bromidi, hloridi i jodidi su rastvorljivi.
Soli koje sadrže precipitaciju srebra, olova i žive ne mogu se potpuno pomiješati.
Ako pravila kažu da je molekul rastvorljiv, on ostaje u obliku vode. Ali ako se komponenta ne može miješati u skladu sa zakonima i postulatima opisanim gore, tada formira čvrstu supstancu s predmetom ili tekućinom iz drugog reagensa. Ako se pokaže da su svi ioni u bilo kojoj reakciji rastvorljivi, tada se ne dešava proces precipitacije.
Čiste jonske jednačine
Da bismo razumjeli definiciju ovog koncepta, potrebno je zapamtiti zakon za reakciju dvostruke zamjene, koji je dat gore. Budući da je ova konkretna mješavina metoda precipitacije, svakom paru varijabli mogu se dodijeliti stanja materije.
Prvi korak u pisanju čiste jonske jednadžbe je odvajanje rastvorljivih (vodenih) reaktanata i proizvoda u njihove odgovarajućekatjona i anjona. Precipitati se ne rastvaraju u vodi, tako da se čvrsta materija ne sme odvajati. Rezultirajuće pravilo izgleda ovako.
U gornjoj jednačini, A+ i D - joni su prisutni na obje strane formule. Nazivaju se i molekuli posmatrača jer ostaju isti tokom reakcije. Jer oni su ti koji prolaze kroz jednačinu nepromijenjeni. To jest, oni se mogu isključiti da bi pokazali formulu besprijekorne molekule.
Čista jonska jednačina pokazuje samo reakciju taloženja. A molekularna formula mreže mora nužno biti uravnotežena s obje strane, ne samo sa stanovišta atoma elemenata, već i ako ih posmatramo sa strane električnog naboja. Reakcije taloženja su obično predstavljene isključivo ionskim jednadžbama. Ako su svi proizvodi vodeni, ne može se napisati čista molekularna formula. A to se događa zato što su svi ioni isključeni kao proizvodi gledatelja. Stoga se prirodno ne dešava reakcija padavina.
Prijave i primjeri
Reakcije taloženja su korisne u određivanju da li je pravi element prisutan u otopini. Ako se formira talog, na primjer kada hemikalija reaguje sa olovom, prisustvo ove komponente u izvorima vode može se proveriti dodavanjem hemikalije i praćenjem formiranja taloga. Osim toga, refleksija sedimentacije može se koristiti za ekstrakciju elemenata kao što je magnezijum iz moravode. Čak se i kod ljudi javljaju reakcije precipitacije između antitijela i antigena. Međutim, okruženje u kojem se to događa još uvijek proučavaju naučnici širom svijeta.
Prvi primjer
Neophodno je završiti reakciju dvostruke zamjene, a zatim je svesti na čistu ionsku jednačinu.
Prvo, potrebno je predvidjeti krajnje produkte ove reakcije koristeći poznavanje procesa dvostruke zamjene. Da biste to učinili, zapamtite da kationi i anioni "zamijene partnera".
Drugo, vrijedi razdvojiti reagense u njihove punopravne jonske forme, budući da postoje u vodenom rastvoru. I ne zaboravite da uravnotežite i električni naboj i ukupan broj atoma.
Konačno, morate uključiti sve posmatračke jone (iste molekule koji se javljaju sa obe strane formule koji se nisu promenili). U ovom slučaju to su tvari kao što su natrij i hlor. Konačna jonska jednačina izgleda ovako.
Takođe je potrebno završiti reakciju dvostruke zamjene, a zatim je, opet, svesti na jednačinu čistih jona.
Opšte rješavanje problema
Predviđeni proizvodi ove reakcije su CoSO4 i NCL iz pravila rastvorljivosti, COSO4 se potpuno razgrađuje jer tačka 4 kaže da se sulfati (SO2–4) ne talože u vodi. Slično, mora se naći da je NCL komponenta odlučiva na osnovu postulata 1 i 3 (samo prvi pasus se može navesti kao dokaz). Nakon balansiranja, rezultirajuća jednačina ima sljedeći oblik.
Za sljedeći korak, vrijedno je razdvojiti sve komponente u njihove jonske oblike, jer će postojati u vodenom rastvoru. I takođe za balansiranje naboja i atoma. Zatim poništite sve posmatračke jone (one koji se pojavljuju kao komponente na obe strane jednačine).
Bez reakcije padavina
Ovaj konkretni primjer je važan jer su svi reaktanti i proizvodi vodeni, što znači da su isključeni iz čiste jonske jednačine. Nema čvrstog taloga. Stoga ne dolazi do reakcije precipitacije.
Neophodno je napisati ukupnu ionsku jednačinu za potencijalne reakcije dvostrukog pomaka. Obavezno uključite stanje materije u rješenje, to će pomoći u postizanju ravnoteže u cjelokupnoj formuli.
Rješenja
1. Bez obzira na fizičko stanje, proizvodi ove reakcije su Fe(OH)3 i NO3. Pravila rastvorljivosti predviđaju da se NO3 potpuno razgrađuje u tečnosti, jer se svi nitrati razgrađuju (ovo dokazuje drugu tačku). Međutim, Fe(OH)3 je nerastvorljiv jer taloženje hidroksidnih jona uvijek ima ovaj oblik (kao dokaz može se navesti šesti postulat) a Fe nije jedan od katjona, što dovodi do isključenja komponente. Nakon disocijacije, jednadžba izgleda ovako:
2. Kao rezultat reakcije dvostruke zamjene, proizvodi su Al, CL3 i Ba, SO4, AlCL3 je rastvorljiv jer sadrži hlorid (pravilo 3). Međutim, B a S O4 se ne raspada u tečnosti, jer komponenta sadrži sulfat. Ali B 2 + jon ga čini i nerastvorljivim, jer jestejedan od kationa koji uzrokuje izuzetak od četvrtog pravila.
Ovako izgleda konačna jednačina nakon balansiranja. A kada se ioni posmatrači uklone, dobija se sljedeća mrežna formula.
3. Iz reakcije dvostruke zamjene nastaju produkti HNO3 kao i ZnI2. Prema pravilima, HNO3 se razgrađuje jer sadrži nitrate (drugi postulat). I Zn I2 je takođe rastvorljiv jer su jodidi isti (tačka 3). To znači da su oba proizvoda vodena (odnosno, disociraju u bilo kojoj tekućini) i stoga ne dolazi do reakcije precipitacije.
4. Proizvodi ove refleksije dvostruke supstitucije su C a3(PO4)2 i N CL. Pravilo 1 kaže da je N CL rastvorljiv, a prema šestom postulatu, C a3(PO4)2 se ne raspada.
Ovako će izgledati jonska jednačina kada se reakcija završi. I nakon eliminacije padavina, dobija se ova formula.
5. Prvi proizvod ove reakcije, PbSO4, rastvorljiv je prema četvrtom pravilu jer je sulfat. Drugi produkt KNO3 se također raspada u tekućini jer sadrži nitrate (drugi postulat). Stoga ne dolazi do reakcije precipitacije.
Hemijski proces
Ova akcija odvajanja čvrste supstance tokom taloženja iz rastvora se dešava ili pretvaranjem komponente u nedezintegrisani oblik, ili promenom sastava tečnosti tako dasmanjiti kvalitetu predmeta u njemu. Razlika između taloženja i kristalizacije uglavnom leži u tome da li je naglasak na procesu kojim se smanjuje rastvorljivost ili pri čemu struktura čvrste supstance postaje organizovana.
U nekim slučajevima, selektivna precipitacija se može koristiti za uklanjanje buke iz mješavine. U otopinu se dodaje hemijski reagens i on selektivno reaguje sa interferencijom da bi se formirao precipitat. Zatim se može fizički odvojiti od smjese.
Precipitati se često koriste za uklanjanje metalnih jona iz vodenih rastvora: joni srebra prisutni u komponenti tečne soli kao što je srebrni nitrat, koji se istaloži dodatkom molekula hlora, pod uslovom, na primer, da se koristi natrijum. Joni prve komponente i druge se spajaju u srebrni hlorid, jedinjenje koje je nerastvorljivo u vodi. Slično, molekuli barija se pretvaraju kada se kalcij istaloži oksalatom. Razvijene su sheme za analizu mješavina metalnih jona uzastopnom primjenom reagensa koji talože određene tvari ili njihove pridružene grupe.
U mnogim slučajevima može se izabrati bilo koji uslov pod kojim se supstanca taloži u vrlo čistom i lako odvojivom obliku. Izolacija takvih precipitata i određivanje njihove mase su tačne metode taloženja, pronalaženje količine raznih jedinjenja.
Kada se pokušava odvojiti čvrsta supstanca iz otopine koja sadrži više komponenti, neželjeni sastojci se često inkorporiraju u kristale, smanjujući njihovčistoću i degradira tačnost analize. Takva kontaminacija se može smanjiti radom s razrijeđenim otopinama i polaganim dodavanjem sredstva za taloženje. Efikasna tehnika se zove homogena precipitacija, u kojoj se sintetiše u rastvoru, a ne dodaje se mehanički. U teškim slučajevima može biti potrebno izolovati kontaminirani precipitat, ponovo ga rastvoriti, a takođe i precipitat. Većina ometajućih supstanci se uklanja u originalnoj komponenti, a drugi pokušaj se izvodi u njihovom odsustvu.
Pored toga, naziv reakcije daje čvrsta komponenta, koja nastaje kao rezultat reakcije taloženja.
Da bi se uticalo na razgradnju supstanci u jedinjenju, potreban je talog da bi se formiralo nerastvorljivo jedinjenje, bilo stvoreno interakcijom dve soli ili promenom temperature.
Ova precipitacija jona može ukazivati na to da je došlo do hemijske reakcije, ali se može dogoditi i ako koncentracija otopljene tvari premašuje njen dio ukupnog raspada. Radnja prethodi događaju koji se zove nukleacija. Kada se male nerastvorljive čestice agregiraju jedna s drugom ili formiraju gornje sučelje s površinom kao što je zid posude ili kristal za sjeme.
Ključni nalazi: padavine u hemiji
U ovoj nauci, ova komponenta je i glagol i imenica. Precipitacija je stvaranje nekog nerastvorljivog jedinjenja, bilo smanjenjem potpunog raspada kombinacije, bilo interakcijom dve komponente soli.
Čvrsta radivažna funkcija. Budući da nastaje kao rezultat reakcije taloženja i naziva se precipitat. Čvrsta supstanca se koristi za pročišćavanje, uklanjanje ili ekstrakciju soli. Takođe za proizvodnju pigmenata i identifikaciju supstanci u kvalitativnoj analizi.
Padavine naspram padavina, konceptualni okvir
Terminologija može biti malo zbunjujuća. Evo kako to funkcionira: Formiranje čvrste tvari iz otopine naziva se talog. A hemijska komponenta koja budi teško razlaganje u tečnom stanju naziva se precipitant. Ako je veličina čestica nerastvorljivog jedinjenja vrlo mala, ili ako gravitacija nije dovoljna da povuče kristalnu komponentu na dno posude, talog se može ravnomerno rasporediti po tečnosti, formirajući kašu. Sedimentacija se odnosi na bilo koji postupak koji odvaja sediment od vodenog dijela otopine, koji se naziva supernatant. Uobičajena metoda sedimentacije je centrifugiranje. Kada se talog ukloni, dobijeni prah se može nazvati "cvijetom".
Još jedan primjer formiranja obveznica
Mješanje srebrnog nitrata i natrijum hlorida u vodi će uzrokovati taloženje srebrnog hlorida iz rastvora u obliku čvrste supstance. To jest, u ovom primjeru, talog je holesterol.
Kada se piše hemijska reakcija, prisustvo padavina može biti naznačeno sledećom naučnom formulom sa strelicom nadole.
Korišćenje padavina
Ove komponente se mogu koristiti za identifikaciju kationa ili anjona u soli kao dio kvalitativne analize. Poznato je da prijelazni metali formiraju različite boje precipitata ovisno o njihovom elementarnom identitetu i oksidacijskom stanju. Reakcije taloženja se uglavnom koriste za uklanjanje soli iz vode. I za odabir proizvoda i za pripremu pigmenata. U kontrolisanim uslovima, reakcija taloženja proizvodi čiste kristale precipitata. U metalurgiji se koriste za stvrdnjavanje legura.
Kako povratiti sediment
Postoji nekoliko metoda precipitacije koje se koriste za ekstrakciju čvrste supstance:
- Filtriranje. Pri tome se otopina koja sadrži talog izlije na filter. U idealnom slučaju, čvrsta materija ostaje na papiru dok tečnost prolazi kroz njega. Spremnik se može isprati i preliti preko filtera kako bi se olakšao oporavak. Uvijek postoji neki gubitak, bilo zbog rastvaranja u tekućini, prolaska kroz papir, ili zbog prianjanja na provodljivi materijal.
- Centrifugiranje: Ova akcija brzo okreće rastvor. Da bi tehnika funkcionirala, čvrsti talog mora biti gušći od tekućine. Zgusnuta komponenta se može dobiti izlivanjem sve vode. Obično su gubici manji nego kod filtriranja. Centrifugiranje dobro radi s malim veličinama uzoraka.
- Dekantiranje: ova radnja izlijeva tečni sloj ili ga isisava iz sedimenta. U nekim slučajevima se dodaje dodatno rastvarač da se voda odvoji od čvrste materije. Dekant se može koristiti sa cijelom komponentom nakon centrifugiranja.
Starenje padavina
Proces koji se zove probava se dešava kadasvježa čvrsta supstanca ostaje u svom rastvoru. Tipično, temperatura cijele tečnosti raste. Improvizirana probava može proizvesti veće čestice visoke čistoće. Proces koji dovodi do ovog rezultata poznat je kao "Ostwaldovo sazrijevanje".
