La precipitació és la creació d'un sòlid a partir d'una solució. Inicialment, la reacció es produeix en estat líquid, després del qual es forma una determinada substància, que s'anomena "precipitat". El component químic que provoca la seva formació té un terme científic com "precipitador". Sense prou gravetat (assentament) per unir les partícules dures, el sediment roman en suspensió.
Després de la decantació, especialment quan s'utilitza una centrífuga compacta, la decantació es pot anomenar "grànul". Es pot utilitzar com a mitjà. El líquid que queda per sobre del sòlid sense precipitació s'anomena "sobrenedant". Les precipitacions són pols obtingudes de roques residuals. També s'han conegut històricament com a "flors". Quan el sòlid apareix en forma de fibres de cel·lulosa tractades químicament, aquest procés sovint s'anomena regeneració.
Solubilitat de l'element
De vegades la formació d'un precipitat indica l'aparició d'una reacció química. Si aLa precipitació de les solucions de nitrat de plata s'aboca en un líquid de clorur de sodi, després es produeix la reflexió química amb la formació d'un precipitat blanc del metall preciós. Quan el iodur de potassi líquid reacciona amb el nitrat de plom (II), es forma un precipitat groc de iodur de plom (II).
La precipitació es pot produir si la concentració d'un compost supera la seva solubilitat (per exemple, quan es barregen diferents components o es canvien la seva temperatura). La precipitació completa només es pot produir ràpidament a partir d'una solució sobresaturada.
En sòlids, es produeix un procés quan la concentració d'un producte està per sobre del límit de solubilitat en un altre cos hoste. Per exemple, a causa del refredament ràpid o de la implantació d'ions, la temperatura és prou alta perquè la difusió pot provocar la separació de substàncies i la formació d'un precipitat. La deposició total en estat sòlid s'utilitza habitualment per a la síntesi de nanoclusters.
Sobresaturació de líquids
Un pas important en el procés de precipitació és l'inici de la nucleació. La creació d'una partícula sòlida hipotètica implica la formació d'una interfície, que, per descomptat, requereix una mica d'energia basada en el moviment de la superfície relativa tant del sòlid com de la solució. Si no hi ha una estructura de nucleació adequada, es produeix una sobresaturació.
Un exemple de precipitació: coure d'un fil que és desplaçat per la plata a una solució de nitrat metàl·lic, en la qual es submergeix. Per descomptat, després d'aquests experiments, el material sòlid precipita. Les reaccions de precipitació es poden utilitzar per produir pigments. I també per eliminarsals de l'aigua durant el seu processament i en l'anàlisi inorgànica qualitativa clàssica. Així és com es diposita el coure.
Cristals de porfirina
La precipitació també és útil durant l'aïllament dels productes de reacció quan es produeix el processament. Idealment, aquestes substàncies són insolubles en el component de reacció.
Així el sòlid precipita a mesura que es forma, creant preferiblement cristalls purs. Un exemple d'això és la síntesi de porfirines en l'àcid propiònic en ebullició. Quan la mescla de reacció es refreda a temperatura ambient, els cristalls d'aquest component cauen al fons del recipient.
També es poden produir precipitacions quan s'afegeix un antisolvent, que redueix dràsticament el contingut absolut d'aigua del producte desitjat. Aleshores, el sòlid es pot separar fàcilment per filtració, decantació o centrifugació. Un exemple és la síntesi de tetrafenilporfirina de clorur de crom: s'afegeix aigua a la solució de reacció de DMF i el producte precipita. La precipitació també és útil en la purificació de tots els components: el bdim-cl cru es descompon completament en acetonitril i es descarta en acetat d'etil, on precipita. Una altra aplicació important de l'antisolvent és la precipitació d'etanol a partir de l'ADN.
En la metal·lúrgia, la precipitació en solució sòlida també és una manera útil d'endurir els aliatges. Aquest procés de desintegració es coneix com a enduriment del component sòlid.
Representació mitjançant equacions químiques
Exemple de reacció de precipitació: nitrat de plata aquós (AgNO 3)afegit a una solució que conté clorur de potassi (KCl), s'observa la descomposició d'un sòlid blanc, però ja plata (AgCl).
Ell, al seu torn, va formar un component d'acer, que s'observa com un precipitat.
Aquesta reacció de precipitació es pot escriure amb èmfasi en les molècules dissociades de la solució combinada. Això s'anomena equació iònica.
L'última manera de crear aquesta reacció es coneix com a enllaç pur.
Precipitació de diferents colors
Les taques de color verd i marró vermellós en una mostra de nucli de pedra calcària corresponen a sòlids d'òxids i hidròxids de Fe 2+ i Fe 3+.
Molts compostos que contenen ions metàl·lics produeixen precipitats amb colors distintius. A continuació es mostren matisos típics per a diverses deposicions metàl·liques. Tanmateix, molts d'aquests compostos poden produir colors molt diferents dels que s'indiquen.
Altres associacions solen formar precipitats blancs.
Anàlisi d'anions i cations
La precipitació és útil per detectar el tipus de catió a la sal. Per fer-ho, l'àlcali primer reacciona amb un component desconegut per formar un sòlid. Aquesta és la precipitació de l'hidròxid d'una sal determinada. Per identificar el catió, anoteu el color del precipitat i la seva solubilitat en excés. Sovint s'utilitzen processos similars en seqüència; per exemple, una barreja de nitrat de bari reaccionarà amb ions sulfat per formar un precipitat sòlid de sulfat de bari, cosa que indica la probabilitat que les segones substàncies estiguin presents en abundància.
Procés de digestió
L'envelliment d'un precipitat es produeix quan un component de nova formació roman a la solució a partir de la qual precipita, generalment a una temperatura més alta. Això resulta en dipòsits de partícules més nets i gruixuts. El procés fisicoquímic subjacent a la digestió s'anomena maduració d'Ostwald. Aquí teniu un exemple de precipitació de proteïnes.
Aquesta reacció es produeix quan els cations i els anions en una solució hidròfita es combinen per formar un sòlid heteropolar insoluble anomenat precipitat. Es pot determinar si aquesta reacció té lloc o no aplicant els principis del contingut d'aigua als sòlids moleculars generals. Com que no totes les reaccions aquoses formen precipitats, cal familiaritzar-se amb les regles de solubilitat abans de determinar l'estat dels productes i escriure l'equació iònica global. Poder predir aquestes reaccions permet als científics determinar quins ions estan presents en una solució. També ajuda les plantes industrials a formar productes químics mitjançant l'extracció de components d'aquestes reaccions.
Propietats de diverses precipitacions
Són sòlids de reacció iònica insolubles que es formen quan determinats cations i anions es combinen en una solució aquosa. Els determinants de la formació de fangs poden variar. Algunes reaccions depenen de la temperatura, com ara les solucions utilitzades per a tampons, mentre que d' altres només estan relacionades amb la concentració de la solució. Els sòlids formats en reaccions de precipitació són components cristal·lins ipot quedar suspès en tot el líquid o caure al fons de la solució. L'aigua restant s'anomena sobrenedant. Els dos elements de consistència (precipitat i sobrenedant) es poden separar per diferents mètodes, com ara filtració, ultracentrifugació o decantació.
Interacció de la precipitació i doble substitució
Aplicar les lleis de la solubilitat requereix entendre com reaccionen els ions. La majoria de les interaccions de la precipitació són un procés de desplaçament simple o doble. La primera opció es produeix quan dos reactius iònics es dissocien i s'uneixen a l'anió o catió corresponent d'una altra substància. Les molècules es substitueixen entre elles en funció de les seves càrregues com a catió o anió. Això es pot veure com un "canvi de socis". És a dir, cadascun dels dos reactius "perd" el seu acompanyant i forma un enllaç amb l' altre, per exemple, es produeix una precipitació química amb sulfur d'hidrogen.
La reacció de doble substitució es classifica específicament com a procés de solidificació quan l'equació química en qüestió es produeix en una solució aquosa i un dels productes resultants és insoluble. A continuació es mostra un exemple d'aquest procés.
Els dos reactius són aquosos i un producte és sòlid. Com que tots els components són iònics i líquids, es dissocien i, per tant, es poden dissoldre completament els uns en els altres. Tanmateix, hi ha sis principis de l'aigua que s'utilitzen per predir quines molècules són insolubles quan es dipositen a l'aigua. Aquests ions formen un precipitat sòlid en totalbarreges.
Normes de solubilitat, taxa de liquidació
La reacció de precipitació està dictada per la regla del contingut d'aigua de les substàncies? De fet, totes aquestes lleis i conjectures proporcionen pautes que indiquen quins ions formen sòlids i quins romanen en la seva forma molecular original en solució aquosa. Les normes s'han de seguir de d alt a baix. Això vol dir que si alguna cosa és indecidible (o decidible) a causa del primer postulat, té prioritat sobre les següents indicacions de nombre més alt.
Els bromurs, clorurs i iodurs són solubles.
Les sals que contenen precipitació de plata, plom i mercuri no es poden barrejar completament.
Si les regles indiquen que una molècula és soluble, aleshores es manté en forma d'aigua. Però si el component és immiscible d'acord amb les lleis i postulats descrits anteriorment, aleshores forma un sòlid amb un objecte o líquid d'un altre reactiu. Si es demostra que tots els ions de qualsevol reacció són solubles, no es produeix el procés de precipitació.
Equacions iòniques pures
Per entendre la definició d'aquest concepte, cal recordar la llei de la reacció de doble substitució, que es va donar més amunt. Com que aquesta barreja en particular és un mètode de precipitació, es poden assignar estats de la matèria a cada parell de variables.
El primer pas per escriure una equació iònica pura és separar els reactius i productes solubles (aquosos) en els seus respectiuscations i anions. Els precipitats no es dissolen a l'aigua, de manera que no s'ha de separar cap sòlid. La regla resultant té aquest aspecte.
A l'equació anterior, els ions A+ i D - estan presents als dos costats de la fórmula. També s'anomenen molècules espectadores perquè es mantenen iguals durant tota la reacció. Perquè són els que passen per l'equació sense canvis. És a dir, es poden excloure per mostrar la fórmula d'una molècula impecable.
L'equació iònica pura només mostra la reacció de precipitació. I la fórmula molecular de la xarxa ha d'estar necessàriament equilibrada en ambdós costats, no només des del punt de vista dels àtoms dels elements, sinó també si els considerem des del costat de la càrrega elèctrica. Les reaccions de precipitació solen representar-se exclusivament per equacions iòniques. Si tots els productes són aquosos, no es pot escriure la fórmula molecular pura. I això passa perquè tots els ions queden exclosos com a productes de l'espectador. Per tant, no es produeix cap reacció de precipitació de manera natural.
Aplicacions i exemples
Les reaccions de precipitació són útils per determinar si l'element adequat està present en una solució. Si es forma un precipitat, per exemple quan una substància química reacciona amb el plom, es pot comprovar la presència d'aquest component a les fonts d'aigua afegint la substància química i controlant la formació del precipitat. A més, la reflexió de sedimentació es pot utilitzar per extreure elements com el magnesi del maraigua. Fins i tot es produeixen reaccions de precipitació en humans entre anticossos i antígens. Tanmateix, científics d'arreu del món encara estan estudiant l'entorn en què això passa.
Primer exemple
Cal completar la reacció de reemplaçament doble i després reduir-la a una equació d'ions purs.
Primer, cal predir els productes finals d'aquesta reacció utilitzant el coneixement del procés de doble substitució. Per fer-ho, recordeu que els cations i els anions "canvien de soci".
En segon lloc, val la pena separar els reactius en les seves formes iòniques de ple dret, ja que existeixen en una solució aquosa. I no oblideu equilibrar tant la càrrega elèctrica com el nombre total d'àtoms.
Finalment, cal incloure tots els ions espectadors (les mateixes molècules que es troben a banda i banda de la fórmula que no han canviat). En aquest cas, es tracta de substàncies com el sodi i el clor. L'equació iònica final té aquest aspecte.
També és necessari completar la reacció de reemplaçament doble i, de nou, assegureu-vos de reduir-la a l'equació d'ions purs.
Resolució de problemes generals
Els productes previstos d'aquesta reacció són CoSO4 i NCL a partir de les regles de solubilitat, el COSO4 es descompon completament perquè el punt 4 indica que els sulfats (SO2–4) no s'estableixen a l'aigua. De la mateixa manera, cal trobar que el component NCL és decidible a partir dels postulats 1 i 3 (només es pot citar el primer passatge com a prova). Després de l'equilibri, l'equació resultant té la forma següent.
Per al següent pas, val la pena separar tots els components en les seves formes iòniques, ja que existiran en una solució aquosa. I també per equilibrar la càrrega i els àtoms. A continuació, cancel·leu tots els ions espectadors (els que apareixen com a components a ambdós costats de l'equació).
Cap reacció a la precipitació
Aquest exemple particular és important perquè tots els reactius i productes són aquosos, el que significa que estan exclosos de l'equació iònica pura. No hi ha precipitat sòlid. Per tant, no es produeix cap reacció de precipitació.
És necessari escriure l'equació iònica global per a reaccions de doble desplaçament potencial. Assegureu-vos d'incloure l'estat de la matèria a la solució, això ajudarà a aconseguir l'equilibri en la fórmula general.
Solucions
1. Independentment de l'estat físic, els productes d'aquesta reacció són Fe(OH)3 i NO3. Les regles de solubilitat prediuen que el NO3 es descompon completament en un líquid, perquè ho fan tots els nitrats (això demostra el segon punt). Tanmateix, el Fe(OH)3 és insoluble perquè la precipitació dels ions hidròxid sempre té aquesta forma (com a prova, es pot donar el sisè postulat) i el Fe no és un dels cations, la qual cosa porta a l'exclusió del component. Després de la dissociació, l'equació té aquest aspecte:
2. Com a resultat de la reacció de doble substitució, els productes són Al, CL3 i Ba, SO4, AlCL3 és soluble perquè conté clorur (regla 3). Tanmateix, B a S O4 no es descompon en un líquid, ja que el component conté sulfat. Però l'ió B 2 + el fa també insoluble, perquè ho ésun dels cations que provoca una excepció a la quarta regla.
Així és l'aspecte de l'equació final després de fer l'equilibri. I quan s'eliminen els ions espectadors, s'obté la següent fórmula de xarxa.
3. A partir de la reacció de doble substitució, es formen productes HNO3 i ZnI2. Segons les normes, l'HNO3 es descompon perquè conté nitrat (segon postulat). I Zn I2 també és soluble perquè els iodurs són els mateixos (punt 3). Això vol dir que tots dos productes són aquosos (és a dir, es dissocien en qualsevol líquid) i per tant no es produeix cap reacció de precipitació.
4. Els productes d'aquesta reflexió de doble substitució són C a3(PO4)2 i N CL. La regla 1 estableix que N CL és soluble i, segons el sisè postulat, C a3(PO4)2 no es trenca.
Així és com es veurà l'equació iònica quan la reacció estigui completa. I després d'eliminar la precipitació, s'obté aquesta fórmula.
5. El primer producte d'aquesta reacció, el PbSO4, és soluble segons la quarta regla perquè és sulfat. El segon producte KNO3 també es descompon en líquid perquè conté nitrat (segon postulat). Per tant, no es produeix cap reacció de precipitació.
Procés químic
Aquesta acció de separar un sòlid durant la precipitació de les dissolucions es produeix o bé convertint el component en una forma que no es desintegra, o bé canviant la composició del líquid de manera quereduir la qualitat de l'article que hi ha. La diferència entre la precipitació i la cristal·lització rau en gran mesura en si l'èmfasi es posa en el procés pel qual es redueix la solubilitat o pel qual s'organitza l'estructura del sòlid.
En alguns casos, es pot utilitzar la precipitació selectiva per eliminar el soroll de la mescla. S'afegeix un reactiu químic a la solució i reacciona selectivament amb interferències per formar un precipitat. Aleshores es pot separar físicament de la barreja.
Els precipitats s'utilitzen sovint per eliminar ions metàl·lics de les solucions aquoses: ions de plata presents en un component de sal líquida com el nitrat de plata, que es precipita mitjançant l'addició de molècules de clor, sempre que s'utilitzi, per exemple, sodi. Els ions del primer component i del segon es combinen per formar clorur de plata, un compost que és insoluble en aigua. De la mateixa manera, les molècules de bari es converteixen quan el calci es precipita per l'oxalat. S'han desenvolupat esquemes per a l'anàlisi de mescles d'ions metàl·lics mitjançant l'aplicació seqüencial de reactius que precipiten substàncies específiques o els seus grups associats.
En molts casos, es pot triar qualsevol condició sota la qual la substància precipiti en una forma molt pura i fàcilment separable. Aïllar aquests precipitats i determinar la seva massa són mètodes precisos de precipitació, trobant la quantitat de diversos compostos.
Quan s'intenta separar un sòlid d'una solució que conté múltiples components, sovint s'incorporen components no desitjats als cristalls, reduint-nepuresa i degrada la precisió de l'anàlisi. Aquesta contaminació es pot reduir operant amb solucions diluïdes i afegint lentament l'agent precipitant. Una tècnica eficient s'anomena precipitació homogènia, en la qual es sintetitza en solució en lloc d'afegir-se mecànicament. En casos difícils, pot ser necessari aïllar el precipitat contaminat, tornar-lo a dissoldre i precipitar també. La majoria de les substàncies interferents s'eliminen en el component original i el segon intent es porta a terme en absència.
A més, el nom de la reacció ve donat pel component sòlid, que es forma com a resultat de la reacció de precipitació.
Per afectar la descomposició de les substàncies en un compost, cal un precipitat per formar un compost insoluble, ja sigui creat per la interacció de dues sals o per un canvi de temperatura.
Aquesta precipitació d'ions pot indicar que s'ha produït una reacció química, però també pot passar si la concentració del solut supera la seva fracció de desintegració total. Una acció precedeix un esdeveniment anomenat nucleació. Quan petites partícules insolubles s'agreguen entre si o formen una interfície superior amb una superfície com ara una paret d'un recipient o un cristall de llavors.
Descobriments clau: precipitació en química
En aquesta ciència, aquest component és alhora un verb i un substantiu. La precipitació és la formació d'algun compost insoluble, ja sigui reduint la desintegració completa de la combinació o mitjançant la interacció de dos components de sal.
El sòlid funcionafunció important. Ja que es forma com a resultat de la reacció de precipitació i s'anomena precipitat. El sòlid s'utilitza per purificar, eliminar o extreure sals. I també per a la fabricació de pigments i la identificació de substàncies en anàlisi qualitativa.
Precipitació versus precipitació, marc conceptual
La terminologia pot ser una mica confusa. Així és com funciona: la formació d'un sòlid a partir d'una solució s'anomena precipitat. I el component químic que desperta la descomposició dura en estat líquid s'anomena precipitant. Si la mida de partícula del compost insoluble és molt petita, o si la gravetat no és suficient per tirar el component cristal·lí cap al fons del recipient, el precipitat es pot distribuir uniformement per tot el líquid, formant una purina. La sedimentació fa referència a qualsevol procediment que separa el sediment de la part aquosa d'una solució, que s'anomena sobrenedant. Un mètode de sedimentació comú és la centrifugació. Un cop eliminat el precipitat, la pols resultant es pot anomenar "flor".
Un altre exemple de formació d'enllaços
La barreja de nitrat de plata i clorur de sodi a l'aigua farà que el clorur de plata precipiti fora de la solució com a sòlid. És a dir, en aquest exemple, el precipitat és el colesterol.
Quan s'escriu una reacció química, la presència de precipitació es pot indicar amb la següent fórmula científica amb una fletxa cap avall.
Utilitzar la precipitació
Aquests components es poden utilitzar per identificar un catió o anió en una sal com a part d'una anàlisi qualitativa. Se sap que els metalls de transició formen diversos colors precipitats depenent de la seva identitat elemental i estat d'oxidació. Les reaccions de precipitació s'utilitzen principalment per eliminar les sals de l'aigua. I també per a la selecció de productes i per a la preparació de pigments. En condicions controlades, la reacció de precipitació produeix cristalls de precipitat purs. En metal·lúrgia, s'utilitzen per endurir aliatges.
Com recuperar el sediment
Hi ha diversos mètodes de precipitació utilitzats per extreure el sòlid:
- Filtrat. En aquesta acció, la solució que conté el precipitat s'aboca al filtre. Idealment, el sòlid roman al paper mentre el líquid hi passa. El recipient es pot esbandir i abocar sobre el filtre per facilitar la recuperació. Sempre hi ha alguna pèrdua, ja sigui per dissolució en líquid, passant pel paper o per adhesió al material conductor.
- Centrifugació: aquesta acció fa girar la solució ràpidament. Perquè la tècnica funcioni, el precipitat sòlid ha de ser més dens que el líquid. El component densificat es pot obtenir abocant tota l'aigua. Normalment les pèrdues són menors que amb el filtrat. La centrifugació funciona bé amb mostres petites.
- Decantació: aquesta acció aboca la capa líquida o la xucla fora del sediment. En alguns casos, s'afegeix dissolvent addicional per separar l'aigua del sòlid. El decantador es pot utilitzar amb tot el component després de la centrifugació.
Envelliment de les precipitacions
Un procés anomenat digestió es produeix quanel sòlid fresc es deixa romandre en la seva solució. Normalment, la temperatura de tot el líquid augmenta. La digestió improvisada pot produir partícules més grans amb gran puresa. El procés que condueix a aquest resultat es coneix com a "maduració d'Ostwald".
