Opad to tworzenie ciała stałego z roztworu. Początkowo reakcja zachodzi w stanie ciekłym, po czym powstaje pewna substancja, zwana „osadem”. Składnik chemiczny, który powoduje jego powstawanie, ma takie naukowe określenie jak „odpylacz”. Bez wystarczającej grawitacji (osiadania), aby połączyć twarde cząstki, osad pozostaje w zawiesinie.
Po osadzeniu, zwłaszcza przy użyciu wirówki kompaktowej, osadzanie można nazwać „granulką”. Może być używany jako medium. Ciecz, która pozostaje nad ciałem stałym bez wytrącania, nazywana jest „supernatantem”. Opady to proszki otrzymywane z pozostałości skał. Były one również historycznie znane jako „kwiaty”. Kiedy ciało stałe pojawia się w postaci poddanych obróbce chemicznej włókien celulozowych, proces ten jest często określany jako regeneracja.
Rozpuszczalność pierwiastka
Czasami tworzenie się osadu wskazuje na wystąpienie reakcji chemicznej. Jeśliwytrącanie z roztworów azotanu srebra wlewa się do cieczy chlorku sodu, po czym następuje odbicie chemiczne z utworzeniem białego osadu z metalu szlachetnego. Gdy ciekły jodek potasu reaguje z azotanem ołowiu(II), powstaje żółty osad jodku ołowiu(II).
Opad może wystąpić, jeśli stężenie związku przekracza jego rozpuszczalność (na przykład podczas mieszania różnych składników lub zmiany ich temperatury). Całkowite wytrącanie może nastąpić szybko tylko z roztworu przesyconego.
W ciałach stałych proces zachodzi, gdy stężenie jednego produktu przekracza granicę rozpuszczalności w innym organizmie gospodarza. Na przykład z powodu szybkiego chłodzenia lub implantacji jonów temperatura jest na tyle wysoka, że dyfuzja może prowadzić do separacji substancji i powstania osadu. Całkowite osadzanie w stanie stałym jest powszechnie stosowane do syntezy nanoklastrów.
Przesycenie płynem
Ważnym krokiem w procesie strącania jest początek zarodkowania. Stworzenie hipotetycznej cząstki stałej wiąże się z utworzeniem granicy faz, co oczywiście wymaga pewnej energii opartej na względnym ruchu powierzchniowym zarówno ciała stałego, jak i roztworu. Jeśli odpowiednia struktura zarodkowania nie jest dostępna, następuje przesycenie.
Przykład wytrącania: miedź z drutu, który jest wypierany przez srebro do roztworu azotanu metalu, w którym jest zanurzany. Oczywiście po tych eksperymentach wytrąca się stały materiał. Reakcje strącania można wykorzystać do produkcji pigmentów. A także do usunięciasole z wody podczas jej przetwarzania oraz w klasycznej jakościowej analizie nieorganicznej. W ten sposób osadza się miedź.
Kryształy porfiryny
Strącanie jest również przydatne podczas izolowania produktów reakcji podczas przetwarzania. Idealnie, substancje te są nierozpuszczalne w składniku reakcji.
W ten sposób ciało stałe wytrąca się podczas formowania, najlepiej tworząc czyste kryształy. Przykładem tego jest synteza porfiryn we wrzącym kwasie propionowym. Po schłodzeniu mieszaniny reakcyjnej do temperatury pokojowej kryształy tego składnika opadają na dno naczynia.
Strącanie może również wystąpić po dodaniu antyrozpuszczalnika, co drastycznie zmniejsza bezwzględną zawartość wody w pożądanym produkcie. Ciało stałe można następnie łatwo oddzielić przez filtrację, dekantację lub odwirowanie. Przykładem jest synteza chlorku chromu tetrafenyloporfiryny: do roztworu reakcyjnego DMF dodaje się wodę i produkt wytrąca się. Strącanie jest również przydatne w oczyszczaniu wszystkich składników: surowy bdim-cl jest całkowicie rozkładany w acetonitrylu i odrzucany do octanu etylu, gdzie wytrąca się. Innym ważnym zastosowaniem antyrozpuszczalnika jest precypitacja etanolem z DNA.
W metalurgii strącanie roztworu stałego jest również użytecznym sposobem utwardzania stopów. Ten proces rozpadu jest znany jako utwardzanie stałego składnika.
Reprezentacja za pomocą równań chemicznych
Przykład reakcji strącania: wodny azotan srebra (AgNO 3)dodany do roztworu zawierającego chlorek potasu (KCl), obserwuje się rozkład białego ciała stałego, ale już srebra (AgCl).
On z kolei utworzył stalowy składnik, który obserwuje się jako osad.
Ta reakcja strącania może być zapisana z naciskiem na zdysocjowane cząsteczki w połączonym roztworze. Nazywa się to równaniem jonowym.
Ostatni sposób na wywołanie takiej reakcji jest znany jako czyste wiązanie.
Opad różnych kolorów
Zielone i czerwonawo-brązowe plamy na próbce rdzenia wapiennego odpowiadają częściom stałym tlenków i wodorotlenków Fe 2+ i Fe 3+.
Wiele związków zawierających jony metali wytwarza osady o charakterystycznych kolorach. Poniżej znajdują się typowe odcienie dla różnych osadzonych metali. Jednak wiele z tych związków może wytwarzać kolory, które bardzo różnią się od wymienionych.
Inne skojarzenia zwykle tworzą białe osady.
Analiza anionów i kationów
Opad jest przydatny w wykrywaniu rodzaju kationu w soli. Aby to zrobić, zasada najpierw reaguje z nieznanym składnikiem, tworząc ciało stałe. Jest to wytrącanie wodorotlenku danej soli. Aby zidentyfikować kation, zwróć uwagę na kolor osadu i jego rozpuszczalność w nadmiarze. Podobne procesy są często stosowane w sekwencji – na przykład mieszanina azotanu baru będzie reagować z jonami siarczanowymi, tworząc stały osad siarczanu baru, co wskazuje na prawdopodobieństwo, że te drugie substancje są obecne w dużej ilości.
Proces trawienia
Starzenie się osadu następuje, gdy nowo utworzony składnik pozostaje w roztworze, z którego się wytrąca, zwykle w wyższej temperaturze. Powoduje to czystsze i grubsze osadzanie się cząstek. Proces fizykochemiczny leżący u podstaw trawienia nazywa się dojrzewaniem Ostwalda. Oto przykład strącania białka.
Ta reakcja zachodzi, gdy kationy i aniony w roztworze hydrofitu łączą się, tworząc nierozpuszczalne, heteropolarne ciało stałe zwane osadem. To, czy taka reakcja ma miejsce, można ustalić, stosując zasady zawartości wody do ogólnych cząsteczkowych ciał stałych. Ponieważ nie wszystkie reakcje wodne tworzą osad, konieczne jest zapoznanie się z regułami rozpuszczalności przed określeniem stanu produktów i zapisaniem ogólnego równania jonowego. Możliwość przewidzenia tych reakcji pozwala naukowcom określić, które jony są obecne w roztworze. Pomaga również zakładom przemysłowym w tworzeniu substancji chemicznych poprzez ekstrakcję składników z tych reakcji.
Właściwości różnych opadów
Są nierozpuszczalnymi jonowymi ciałami stałymi powstającymi, gdy pewne kationy i aniony łączą się w roztworze wodnym. Determinanty powstawania osadów mogą być różne. Niektóre reakcje są zależne od temperatury, tak jak roztwory używane do buforów, podczas gdy inne są związane tylko ze stężeniem roztworu. Ciała stałe powstające w reakcjach strącania są składnikami krystalicznymi imoże być zawieszony w całej cieczy lub spaść na dno roztworu. Pozostała woda nazywana jest supernatantem. Dwa elementy konsystencji (osad i supernatant) można rozdzielić różnymi metodami, takimi jak filtracja, ultrawirowanie lub dekantacja.
Współdziałanie opadów atmosferycznych i podwójnej wymiany
Zastosowanie praw rozpuszczalności wymaga zrozumienia reakcji jonów. Większość oddziaływań opadów jest procesem pojedynczego lub podwójnego przemieszczenia. Pierwsza opcja występuje, gdy dwa reagenty jonowe dysocjują i wiążą się z odpowiednim anionem lub kationem innej substancji. Cząsteczki zastępują się wzajemnie na podstawie swoich ładunków jako kation lub anion. Można to postrzegać jako „zmianę partnerów”. Oznacza to, że każdy z dwóch odczynników „traci” swojego towarzysza i tworzy wiązanie ze sobą, na przykład następuje chemiczne wytrącanie siarkowodorem.
Reakcja podwójnej zamiany jest specyficznie klasyfikowana jako proces krzepnięcia, gdy dane równanie chemiczne występuje w roztworze wodnym, a jeden z powstałych produktów jest nierozpuszczalny. Przykład takiego procesu pokazano poniżej.
Oba odczynniki są wodne, a jeden produkt jest stały. Ponieważ wszystkie składniki są jonowe i płynne, dysocjują i dlatego mogą całkowicie się w sobie rozpuścić. Istnieje jednak sześć zasad wodnistości, które są wykorzystywane do przewidywania, które cząsteczki są nierozpuszczalne po osadzeniu w wodzie. Jony te tworzą w sumie stały osadmiksy.
Zasady rozpuszczalności, wskaźnik rozliczania
Czy reakcja strącania jest podyktowana zasadą zawartości wody w substancjach? W rzeczywistości wszystkie te prawa i przypuszczenia dostarczają wskazówek, które mówią, które jony tworzą ciała stałe, a które pozostają w swojej pierwotnej postaci molekularnej w roztworze wodnym. Zasady muszą być przestrzegane od góry do dołu. Oznacza to, że jeśli coś jest nierozstrzygalne (lub rozstrzygalne) z powodu już pierwszego postulatu, ma ono pierwszeństwo przed kolejnymi wskazaniami o wyższym numerze.
Bromki, chlorki i jodki są rozpuszczalne.
Sole zawierające strącanie srebra, ołowiu i rtęci nie mogą być całkowicie wymieszane.
Jeśli zasady mówią, że cząsteczka jest rozpuszczalna, pozostaje ona w postaci wody. Ale jeśli składnik jest niemieszalny zgodnie z prawami i postulatami opisanymi powyżej, wówczas tworzy ciało stałe z przedmiotem lub cieczą z innego odczynnika. Jeżeli okaże się, że wszystkie jony w dowolnej reakcji są rozpuszczalne, to proces wytrącania nie zachodzi.
Czyste równania jonowe
Aby zrozumieć definicję tego pojęcia, konieczne jest zapamiętanie prawa reakcji podwójnej zamiany, które zostało podane powyżej. Ponieważ ta konkretna mieszanina jest metodą wytrącania, stany materii można przypisać do każdej pary zmiennych.
Pierwszym krokiem do napisania czystego równania jonowego jest rozdzielenie rozpuszczalnych (wodnych) reagentów i produktów na ich odpowiedniekationy i aniony. Osady nie rozpuszczają się w wodzie, więc nie powinno się oddzielać ciało stałe. Wynikowa reguła wygląda tak.
W powyższym równaniu jony A+ i D - występują po obu stronach wzoru. Nazywa się je również cząsteczkami obserwatora, ponieważ pozostają takie same przez całą reakcję. Ponieważ to one przechodzą przez równanie bez zmian. Oznacza to, że można je wykluczyć, aby pokazać wzór nieskazitelnej cząsteczki.
Czyste równanie jonowe pokazuje tylko reakcję strącania. A wzór cząsteczkowy sieci musi koniecznie być zrównoważony po obu stronach, nie tylko z punktu widzenia atomów pierwiastków, ale także jeśli weźmiemy je pod uwagę od strony ładunku elektrycznego. Reakcje wytrącania są zwykle reprezentowane wyłącznie przez równania jonowe. Jeśli wszystkie produkty są wodne, nie można zapisać czystego wzoru cząsteczkowego. A dzieje się tak, ponieważ wszystkie jony są wykluczone jako produkty widza. Dlatego w naturalny sposób nie zachodzi reakcja strącania.
Zastosowania i przykłady
Reakcje opadów są przydatne w określaniu, czy w roztworze występuje odpowiedni pierwiastek. Jeśli tworzy się osad, na przykład, gdy substancja chemiczna reaguje z ołowiem, obecność tego składnika w źródłach wody można sprawdzić, dodając substancję chemiczną i monitorując powstawanie osadu. Ponadto odbicie sedymentacyjne można wykorzystać do ekstrakcji pierwiastków, takich jak magnez, z morzawoda. Reakcje strącania występują nawet u ludzi między przeciwciałami a antygenami. Jednak środowisko, w którym to się dzieje, jest nadal badane przez naukowców na całym świecie.
Pierwszy przykład
Konieczne jest zakończenie reakcji podwójnej wymiany, a następnie zredukowanie jej do równania czystych jonów.
Po pierwsze, konieczne jest przewidzenie końcowych produktów tej reakcji przy użyciu wiedzy o procesie podwójnej wymiany. Aby to zrobić, pamiętaj, że kationy i aniony „zmieniają partnerów”.
Po drugie, warto rozdzielić odczynniki na pełnowartościowe formy jonowe, ponieważ występują one w roztworze wodnym. I nie zapomnij zrównoważyć zarówno ładunku elektrycznego, jak i całkowitej liczby atomów.
Na koniec musisz uwzględnić wszystkie jony obserwatora (te same cząsteczki, które występują po obu stronach formuły, które się nie zmieniły). W tym przypadku są to substancje takie jak sód i chlor. Ostateczne równanie jonowe wygląda tak.
Konieczne jest również dokończenie reakcji podwójnej wymiany, a następnie, ponownie, należy zredukować ją do równania czystych jonów.
Rozwiązywanie ogólnych problemów
Przewidywane produkty tej reakcji to CoSO4 i NCL z reguł rozpuszczalności, COSO4 całkowicie się załamuje, ponieważ punkt 4 stwierdza, że siarczany (SO2–4) nie osadzają się w wodzie. Podobnie należy stwierdzić, że składnik NCL jest rozstrzygalny na podstawie postulatu 1 i 3 (jako dowód można przytoczyć tylko pierwszy fragment). Po zbilansowaniu wynikowe równanie ma następującą postać.
W kolejnym kroku warto rozdzielić wszystkie składniki na ich formy jonowe, ponieważ będą one istnieć w roztworze wodnym. A także zrównoważyć ładunek i atomy. Następnie usuń wszystkie jony obserwatora (te, które pojawiają się jako składniki po obu stronach równania).
Brak reakcji strącania
Ten konkretny przykład jest ważny, ponieważ wszystkie reagenty i produkty są wodne, co oznacza, że są wyłączone z czystego równania jonowego. Nie ma stałego osadu. Dlatego nie zachodzi reakcja strącania.
Konieczne jest napisanie ogólnego równania jonowego dla reakcji potencjalnie podwójnego przemieszczenia. Pamiętaj, aby uwzględnić stan materii w rozwiązaniu, pomoże to osiągnąć równowagę w ogólnej formule.
Rozwiązania
1. Niezależnie od stanu skupienia produktami tej reakcji są Fe(OH)3 i NO3. Reguły rozpuszczalności przewidują, że NO3 całkowicie rozkłada się w cieczy, ponieważ wszystkie azotany rozkładają się (dowodzi to drugiego punktu). Jednak Fe(OH)3 jest nierozpuszczalny, ponieważ wytrącanie się jonów wodorotlenkowych zawsze ma tę postać (jako dowód można podać szósty postulat), a Fe nie jest jednym z kationów, co prowadzi do wykluczenia tego składnika. Po dysocjacji równanie wygląda tak:
2. W wyniku reakcji podwójnego zastąpienia produktami są Al, CL3 i Ba, SO4, AlCL3 jest rozpuszczalny, ponieważ zawiera chlorki (zasada 3). Jednak B a S O4 nie rozkłada się w cieczy, ponieważ składnik zawiera siarczan. Ale jon B 2 + sprawia, że jest również nierozpuszczalny, ponieważ jestjeden z kationów, który powoduje wyjątek od czwartej reguły.
Tak wygląda końcowe równanie po zrównoważeniu. A kiedy jony widzów są usuwane, otrzymujemy następujący wzór sieci.
3. W wyniku reakcji podwójnej wymiany powstają produkty HNO3 oraz ZnI2. Zgodnie z zasadami HNO3 ulega rozkładowi, ponieważ zawiera azotany (postulat drugi). A Zn I2 jest również rozpuszczalny, ponieważ jodki są takie same (punkt 3). Oznacza to, że oba produkty są wodne (to znaczy dysocjują w dowolnej cieczy), a zatem nie zachodzi reakcja wytrącania.
4. Produktami tego odbicia podwójnego podstawienia są Ca3(PO4)2 i NCL. Reguła 1 stwierdza, że NCL jest rozpuszczalny i zgodnie z szóstym postulatem, C a3(PO4)2 nie załamuje się.
Tak będzie wyglądało równanie jonowe po zakończeniu reakcji. A po wyeliminowaniu wytrącania otrzymuje się ten wzór.
5. Pierwszy produkt tej reakcji, PbSO4, jest rozpuszczalny zgodnie z czwartą zasadą, ponieważ jest to siarczan. Drugi produkt KNO3 również rozkłada się w cieczy, ponieważ zawiera azotany (postulat drugi). Dlatego nie zachodzi reakcja strącania.
Proces chemiczny
To działanie polegające na oddzielaniu ciała stałego podczas wytrącania z roztworów następuje albo poprzez przekształcenie składnika w postać nierozkładającą się, albo przez zmianę składu cieczy tak, abyobniżyć jakość zawartego w nim przedmiotu. Różnica między wytrącaniem a krystalizacją w dużej mierze polega na tym, czy nacisk kładziony jest na proces, w którym rozpuszczalność jest zmniejszona, czy też organizując strukturę ciała stałego.
W niektórych przypadkach można zastosować selektywne wytrącanie w celu usunięcia szumu z mieszaniny. Do roztworu dodawany jest odczynnik chemiczny, który selektywnie reaguje z zakłóceniami, tworząc osad. Następnie można go fizycznie oddzielić od mieszaniny.
Osady są często używane do usuwania jonów metali z roztworów wodnych: jony srebra obecne w ciekłym składniku soli, takim jak azotan srebra, który jest wytrącany przez dodanie cząsteczek chloru, pod warunkiem, że używany jest na przykład sód. Jony pierwszego i drugiego składnika łączą się, tworząc chlorek srebra, związek nierozpuszczalny w wodzie. Podobnie cząsteczki baru są przekształcane, gdy wapń jest wytrącany przez szczawiany. Opracowano schematy analizy mieszanin jonów metali poprzez sekwencyjne stosowanie odczynników, które wytrącają określone substancje lub związane z nimi grupy.
W wielu przypadkach można wybrać dowolne warunki, w których substancja wytrąca się w bardzo czystej i łatwej do rozdzielenia formie. Wyizolowanie takich osadów i określenie ich masy to dokładne metody wytrącania, znajdowania ilości różnych związków.
Podczas próby oddzielenia ciała stałego od roztworu zawierającego wiele składników, niepożądane składniki są często włączane do kryształów, zmniejszając ichczystość i obniża dokładność analizy. Takie zanieczyszczenie można zmniejszyć, pracując z rozcieńczonymi roztworami i powoli dodając środek strącający. Wydajną techniką jest wytrącanie jednorodne, w którym jest syntetyzowane w roztworze, a nie dodawane mechanicznie. W trudnych przypadkach może być konieczne odizolowanie zanieczyszczonego osadu, ponowne jego rozpuszczenie, a także wytrącenie. Większość substancji zakłócających jest usuwana w oryginalnym elemencie, a druga próba jest przeprowadzana przy ich braku.
Ponadto nazwę reakcji podaje składnik stały, który powstaje w wyniku reakcji strącania.
Aby wpłynąć na rozkład substancji w związku, potrzebny jest osad, aby utworzyć nierozpuszczalny związek, utworzony przez interakcję dwóch soli lub zmianę temperatury.
To wytrącanie jonów może wskazywać, że zaszła reakcja chemiczna, ale może się również zdarzyć, jeśli stężenie substancji rozpuszczonej przekroczy jej część całkowitego rozpadu. Akcja poprzedza zdarzenie zwane zarodkowaniem. Gdy małe nierozpuszczalne cząstki agregują ze sobą lub tworzą górną granicę z powierzchnią, taką jak ściana pojemnika lub kryształ zaszczepiający.
Kluczowe ustalenia: Opady w chemii
W tej nauce ten składnik jest zarówno czasownikiem, jak i rzeczownikiem. Wytrącanie to tworzenie się pewnego nierozpuszczalnego związku, albo przez zmniejszenie całkowitego rozpadu kombinacji, albo przez interakcję dwóch składników soli.
Bryła działaważna funkcja. Ponieważ powstaje w wyniku reakcji strącania i nazywa się osadem. Ciało stałe służy do oczyszczania, usuwania lub ekstrakcji soli. A także do produkcji pigmentów i identyfikacji substancji w analizie jakościowej.
Opady a opady, ramy koncepcyjne
Terminologia może być nieco zagmatwana. Oto jak to działa: Powstawanie ciała stałego z roztworu nazywa się osadem. A składnik chemiczny, który budzi twardy rozkład w stanie ciekłym, nazywa się strącaczem. Jeśli wielkość cząstek nierozpuszczalnego związku jest bardzo mała lub jeśli grawitacja nie jest wystarczająca do ściągnięcia składnika krystalicznego na dno pojemnika, osad może być równomiernie rozprowadzony w cieczy, tworząc zawiesinę. Sedymentacja odnosi się do dowolnej procedury, która oddziela osad od wodnej części roztworu, zwanej supernatantem. Powszechną metodą sedymentacji jest wirowanie. Po usunięciu osadu powstały proszek można nazwać „kwiatem”.
Kolejny przykład tworzenia obligacji
Zmieszanie azotanu srebra i chlorku sodu w wodzie spowoduje wytrącenie chlorku srebra z roztworu w postaci ciała stałego. Oznacza to, że w tym przykładzie osadem jest cholesterol.
Podczas zapisywania reakcji chemicznej obecność wytrącania może być wskazana następującym wzorem naukowym ze strzałką w dół.
Korzystanie z opadów
Te składniki mogą być użyte 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 wykorzystywane głównie do usuwania soli z wody. A także do doboru produktów i przygotowania pigmentów. W kontrolowanych warunkach reakcja strącania wytwarza czyste kryształy osadu. W metalurgii służą do hartowania stopów.
Jak odzyskać osad
Istnieje kilka metod strącania używanych do ekstrakcji ciała stałego:
- Filtrowanie. W tej akcji roztwór zawierający osad wlewa się na filtr. Idealnie ciało stałe pozostaje na papierze, podczas gdy płyn przez niego przepływa. Pojemnik można wypłukać i zalać filtrem, aby wspomóc regenerację. Zawsze występuje pewna strata, albo z powodu rozpuszczenia w cieczy, przechodzenia przez papier, albo z powodu adhezji do materiału przewodzącego.
- Wirowanie: Ta czynność powoduje szybkie wirowanie roztworu. Aby technika zadziałała, stały osad musi być gęstszy niż ciecz. Zagęszczony składnik można uzyskać poprzez wylanie całej wody. Zwykle straty są mniejsze niż przy filtrowaniu. Wirowanie działa dobrze w przypadku próbek o małych rozmiarach.
- Dekantacja: ta czynność wylewa warstwę cieczy lub wysysa ją z osadu. W niektórych przypadkach dodaje się dodatkowy rozpuszczalnik w celu oddzielenia wody od ciała stałego. Decant można stosować z całym składnikiem po odwirowaniu.
Starzenie się opadów
Proces zwany trawieniem występuje, gdyświeże ciało stałe pozostawia się w swoim roztworze. Zazwyczaj wzrasta temperatura całej cieczy. Improwizowane trawienie może wytworzyć większe cząstki o wysokiej czystości. Proces, który prowadzi do tego wyniku, jest znany jako „dojrzewanie Ostwalda”.
