Κατακρημνισμένη αντίδραση καταβύθισης και παραδείγματα



Το βιαστικά o χημική κατακρήμνιση είναι μια διαδικασία που συνίσταται στο σχηματισμό ενός αδιάλυτου στερεού από το μίγμα δύο ομοιογενών διαλυμάτων. Σε αντίθεση με την βροχόπτωση και το χιόνι, σε αυτόν τον τύπο καθίζησης "βρέχει στερεό" από την επιφάνεια του υγρού.

Σε δύο ομοιογενή διαλύματα, τα ιόντα διαλύονται σε νερό. Όταν αυτά αλληλεπιδρούν με άλλα ιόντα (κατά τη στιγμή της ανάμιξης), οι ηλεκτροστατικές αλληλεπιδράσεις τους επιτρέπουν την ανάπτυξη ενός κρυστάλλου ή ενός ζελατινώδους στερεού. Λόγω της βαρύτητας, αυτό το στερεό καταλήγει σε εναπόθεση στον πυθμένα του γυάλινου υλικού.

Η καθίζηση ρυθμίζεται από μια ιοντική ισορροπία, η οποία εξαρτάται από πολλές μεταβλητές: από τη συγκέντρωση και τη φύση του παρεμβαινόμενου είδους στη θερμοκρασία του νερού και τον επιτρεπόμενο χρόνο επαφής του στερεού με το νερό.

Επιπλέον, δεν είναι όλα τα ιόντα σε θέση να καθορίσουν αυτή την ισορροπία, ή ό, τι είναι το ίδιο, δεν μπορούν όλοι να κορεθούν το διάλυμα σε πολύ χαμηλές συγκεντρώσεις. Για παράδειγμα, για να καταβυθιστεί το NaCl είναι απαραίτητο να εξατμιστεί το νερό ή να προστεθεί περισσότερο αλάτι.

Αυτό σημαίνει ένα κορεσμένο διάλυμα δεν μπορεί να διαλύσει περισσότερο στερεό, οπότε αυτό καθιζάνει. Για το λόγο αυτό, η καθίζηση είναι επίσης ένα σαφές μήνυμα ότι το διάλυμα είναι κορεσμένο.

Ευρετήριο

  • 1 Αντίδραση καθίζησης
    • 1.1 Ο σχηματισμός ιζημάτων
  • 2 Προϊόν διαλυτότητας
  • 3 Παραδείγματα
  • 4 Αναφορές

Αντίδραση καθίζησης

Λαμβάνοντας υπόψη μια λύση με τα διαλυμένα ιόντα Α και την άλλη με τα ιόντα Β, όταν αναμειγνύεται η χημική εξίσωση της αντίδρασης προβλέπει:

Α+(ac) + Β-(ac) <=> AB (s)

Ωστόσο, είναι σχεδόν "αδύνατο για τους Α και Β να είναι μόνοι αρχικά, οπωσδήποτε να χρειάζεται να συνοδεύονται από άλλα ιόντα με αντίθετες χρεώσεις.

Στην περίπτωση αυτή, Α+ σχηματίζει μια διαλυτή ένωση με το είδος C-, και Β- κάνει το ίδιο με το είδος D+. Έτσι, η χημική εξίσωση προσθέτει τώρα τα νέα είδη:

AC (ac) + DB (ac) <=> ΑΒ (ες) + DC (ac)

Το είδος Α+ μετατοπίζει το είδος D+ για να σχηματιστεί το στερεό ΑΒ. με τη σειρά του, το είδος C- μετακινηθείτε στο Β- για να σχηματίσει το διαλυτό στερεό DC.

Δηλαδή, συμβαίνουν διπλές μετατοπίσεις (αντίδραση μεταθέσεως). Στη συνέχεια, η αντίδραση καταβύθισης είναι μια αντίδραση εκτόπισης διπλού ιόντος.

Για παράδειγμα στην παραπάνω εικόνα, το ποτήρι περιέχει χρυσούς κρυστάλλους ιωδιδίου (II) μολύβδου (PbI).2), προϊόν της γνωστής αντίδρασης "χρυσό ντους":

Pb (NO3)2(ac) + 2ΚΙ (aq) => PbI2(ες) + 2ΚΝΟ3(aq)

Σύμφωνα με την προηγούμενη εξίσωση, A = Pb2+, Γ-= ΟΧΙ3-, D = K+ και Β = Ι-.

Ο σχηματισμός των ιζημάτων

Τα τοιχώματα του ποτηριού δείχνουν προϊόν συμπύκνωσης έντονης θερμότητας. Για ποιο λόγο θερμαίνεται το νερό; Για να επιβραδύνει τη διαδικασία σχηματισμού κρυστάλλων PbI2 και να τονίσει την επίδραση του χρυσού ντους.

Όταν συναντώ δύο ανιόντα-, το κατιόν της Pb2+ σχηματίζουν ένα μικρό πυρήνα των τριών ιόντων, το οποίο δεν επαρκεί για να οικοδομήσουμε ένα κρύσταλλο. Ομοίως, σε άλλες περιοχές της λύσης συγκεντρώνονται και άλλα ιόντα για να σχηματίσουν πυρήνες. αυτή η διαδικασία είναι γνωστή ως πυρήνωση.

Αυτοί οι πυρήνες προσελκύουν άλλα ιόντα και έτσι μεγαλώνουν για να σχηματίσουν κολλοειδή σωματίδια, υπεύθυνα για την κίτρινη θολερότητα του διαλύματος.

Με τον ίδιο τρόπο, αυτά τα σωματίδια αλληλεπιδρούν με άλλους για να προκαλέσουν θρόμβους, και αυτοί οι θρόμβοι με άλλους, για να προκαλέσουν τελικά το ίζημα.

Ωστόσο, όταν αυτό συμβαίνει, το ίζημα προκύπτει από τον ζελατινώδη τύπο, με φωτεινούς κρυστάλλους ορισμένων κρυστάλλων "περιπλάνησης" μέσω του διαλύματος. Αυτό συμβαίνει επειδή η ταχύτητα πυρήνωσης είναι μεγαλύτερη από την ανάπτυξη των πυρήνων.

Από την άλλη πλευρά, η μέγιστη ανάπτυξη ενός πυρήνα αντικατοπτρίζεται σε ένα λαμπρό κρύσταλλο. Για να εξασφαλιστεί αυτός ο κρύσταλλος, η λύση πρέπει να είναι ελαφρώς υπερκορεσμένη, η οποία επιτυγχάνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας πριν από την κατακρήμνιση.

Έτσι, καθώς η λύση ψύχεται, οι πυρήνες έχουν αρκετό χρόνο για να αναπτυχθούν. Επιπλέον, καθώς η συγκέντρωση του άλατος δεν είναι πολύ υψηλή, η θερμοκρασία ελέγχει τη διαδικασία πυρήνωσης. Συνεπώς, και οι δύο μεταβλητές ωφελούν την εμφάνιση κρυστάλλων PbI2.

Προϊόν διαλυτότητας

Το PbI2 δημιουργεί μια ισορροπία μεταξύ αυτού και των ιόντων σε διάλυμα:

PbI2(ες) <=> Pb2+(ac) + 21-(ac)

Η σταθερά αυτής της ισορροπίας ονομάζεται σταθερά προϊόντος διαλυτότητας, Κps. Ο όρος "προϊόν" αναφέρεται στον πολλαπλασιασμό των συγκεντρώσεων των ιόντων που σχηματίζουν το στερεό:

Κps= [Pb2+] [Ι-]2

Εδώ το στερεό αποτελείται από τα ιόντα που εκφράζονται στην εξίσωση. Ωστόσο, δεν θεωρεί το στερεό σε αυτούς τους υπολογισμούς.

Συγκέντρωση ιόντων Pb2+ και τα ιόντα Ι- είναι ίσες με τη διαλυτότητα του PbI2. Δηλαδή, με τον προσδιορισμό της διαλυτότητας μιας αυτά μπορεί να υπολογιστεί το άλλο και η σταθερά Κps.

Ποιες είναι οι αξίες του K για;ps για τις λίγες ενώσεις που είναι διαλυτές στο νερό; Πρόκειται για ένα μέτρο του βαθμού αδιαλυτότητας της ένωσης σε μια ορισμένη θερμοκρασία (25 ° C). Έτσι, το μικρότερο ένα Kps, πιο αδιάλυτο είναι.

Επομένως, όταν αυτή η τιμή συγκρίνεται με αυτή των άλλων ενώσεων, μπορεί να προβλεφθεί ποιο ζεύγος (για παράδειγμα, ΑΒ και DC) θα καταβυθιστεί πρώτα. Στην περίπτωση της υποθετικής ένωσης DC, το Κps μπορεί να είναι τόσο υψηλό ώστε να καθιζάνει χρειάζεται υψηλότερες συγκεντρώσεις D+ ή C- σε διάλυμα.

Αυτό είναι το κλειδί για αυτό που είναι γνωστό ως κλασματική βροχόπτωση. Επίσης, γνωρίζοντας το Kps για ένα αδιάλυτο άλας, η ελάχιστη ποσότητα μπορεί να υπολογιστεί για να καταβυθιστεί σε ένα λίτρο νερού.

Ωστόσο, στην περίπτωση του KNO3 δεν υπάρχει τέτοια ισορροπία, οπότε στερείται Kps. Στην πραγματικότητα, είναι ένα άλας εξαιρετικά διαλυτό στο νερό.

Παραδείγματα

Οι αντιδράσεις καθίζησης είναι μία από τις διεργασίες που εμπλουτίζουν τον κόσμο των χημικών αντιδράσεων. Μερικά επιπλέον παραδείγματα (εκτός από τη χρυσή βροχή) είναι:

AgNO3(Aq) + NaCl (aq) => AgCl (s) + NaNO3(ac)

Η άνω εικόνα απεικονίζει τον σχηματισμό του λευκού ιζήματος χλωριούχου αργύρου. Γενικά, οι περισσότερες ενώσεις αργύρου έχουν λευκά χρώματα.

BaCl2(ac) + Κ2Έτσι4(ac) => BaSO4(s) + 2KCl (ac)

Λαμβάνεται ένα λευκό ίζημα θειικού βαρίου.

2CUS4(ac) + 2NaOH (ac) => Cu2(ΟΗ)2Έτσι4(ων) + Na2Έτσι4(ac)

Παρασκευάζεται το γαλάζιο ίζημα του διβασικού θειικού χαλκού (II).

2AgNO3(ac) + Κ2CrO4(ac) => Ag2CrO4(ες) + 2ΚΝΟ3(ac)

Το πορτοκαλί ίζημα του χρωμίου αργύρου σχηματίζεται.

CaCl2(ac) + Na2CO3(ac) => CaCO3(s) + 2NaCl (ac)

Το λευκό ίζημα ανθρακικού ασβεστίου σχηματίζεται, επίσης γνωστή ως ασβεστόλιθος.

Πίστη (ΟΧΙ3)3(Aq) + 3NaOH (c) => Fe (OH)3(s) + 3NaNO3(ac)

Τέλος, σχηματίζεται το πορτοκαλί ίζημα υδροξειδίου του σιδήρου (III). Με αυτόν τον τρόπο, οι αντιδράσεις καθίζησης παράγουν οποιαδήποτε ένωση.

Αναφορές

  1. Ημέρα, R., & Underwood, Α. Ποσοτική Αναλυτική Χημεία (πέμπτη έκδοση). PEARSON Prentice Hall, ρ 97-103.
  2. Der Kreole. (6 Μαρτίου 2011). Βροχή από χρυσό. [Εικόνα] Ανακτήθηκε στις 18 Απριλίου 2018 από: commons.wikimedia.org
  3. Anne Marie Helmenstine, Ph.D. (9 Απριλίου 2017). Ορισμός Αντίδρασης Βροχόπτωσης. Ανακτήθηκε στις 18 Απριλίου 2018, από: thoughtco.com
  4. Αντιδράσεις Βροχόπτωση: Αρχή του Le Chatelier. Ανακτήθηκε στις 18 Απριλίου, 2018 από: digipac.ca
  5. Καθηγητής Botch. Χημικές αντιδράσεις Ι: Καθαρές ιονικές εξισώσεις. Ανακτήθηκε στις 18 Απριλίου 2018, από: lecturedemos.chem.umass.edu
  6. Luisbrudna. (8 Οκτωβρίου 2012). Χλωριούχο αργύλιο (AgCl). [Εικόνα] Ανακτήθηκε στις 18 Απριλίου 2018 από: commons.wikimedia.org
  7. Whitten, Davis, Peck & Stanley. Χημεία (8η έκδοση). CENGAGE Learning, σελ. 150, 153, 776-786.