A csapadék szilárd anyag létrehozása oldatból. Kezdetben a reakció folyékony állapotban megy végbe, majd egy bizonyos anyag képződik, amelyet "csapadéknak" neveznek. A képződését okozó kémiai komponensnek olyan tudományos kifejezése van, mint "kicsapó". Elegendő gravitáció (ülepedés) nélkül a kemény részecskék összehozásához az üledék szuszpenzióban marad.
Üpítés után, különösen kompakt centrifuga használatakor, az ülepítést "granulátumnak" nevezhetjük. Közegként használható. A szilárd anyag felett csapadék nélkül maradó folyadékot „felülúszónak” nevezzük. A csapadék a maradék kőzetekből nyert por. Történelmileg "virágok" néven is ismerték őket. Amikor a szilárd anyag kémiailag kezelt cellulózszálak formájában jelenik meg, ezt a folyamatot gyakran regenerációnak nevezik.
Elemek oldhatósága
Néha a csapadék képződése kémiai reakció bekövetkezését jelzi. Ha egyAz ezüst-nitrát oldatokból származó csapadékot nátrium-klorid folyadékba öntik, majd kémiai visszaverődés következik be, a nemesfémből fehér csapadék képződik. Amikor a folyékony kálium-jodid reakcióba lép ólom(II)-nitráttal, sárga ólom(II)-jodid csapadék képződik.
Csapadék akkor fordulhat elő, ha egy vegyület koncentrációja meghaladja az oldhatóságát (például különböző komponensek keverésekor vagy hőmérsékletük megváltoztatásakor). Teljes kicsapódás csak túltelített oldatból tud gyorsan bekövetkezni.
Szilárd anyagokban egy folyamat akkor megy végbe, amikor az egyik termék koncentrációja meghaladja az oldhatósági határt egy másik gazdatestben. Például a gyors lehűlés vagy az ionbeültetés miatt a hőmérséklet elég magas ahhoz, hogy a diffúzió az anyagok szétválásához és csapadék képződéséhez vezethet. A teljes szilárdtest-lerakódást általában nanoklaszterek szintézisére használják.
Folyadék túltelítettség
A csapadékképződés egyik fontos lépése a magképződés kezdete. Egy hipotetikus szilárd részecske létrehozása egy határfelület kialakításával jár, ami természetesen némi energiát igényel mind a szilárd anyag, mind az oldat relatív felületi mozgása alapján. Ha nem áll rendelkezésre megfelelő nukleációs szerkezet, túltelítettség lép fel.
Példa a kicsapásra: réz egy huzalból, amelyet az ezüst kiszorít egy fém-nitrát oldatba, amelybe mártják. Természetesen ezen kísérletek után a szilárd anyag kicsapódik. A kicsapási reakciókat pigmentek előállítására lehet használni. És eltávolítani isvízből származó sók feldolgozása során és a klasszikus kvalitatív szervetlen elemzésben. Így rakódik le a réz.
Porfirin kristályok
A kicsapás a reakciótermékek izolálásakor is hasznos feldolgozás során. Ideális esetben ezek az anyagok nem oldódnak a reakciókomponensben.
Így a szilárd anyag képződése közben kicsapódik, lehetőleg tiszta kristályokat hozva létre. Példa erre a porfirinek forrásban lévő propionsavban történő szintézise. Amikor a reakcióelegyet szobahőmérsékletre hűtjük, ennek a komponensnek a kristályai az edény aljára esnek.
Kicsapódás akkor is előfordulhat, ha antioldószert adunk hozzá, ami drasztikusan csökkenti a kívánt termék abszolút víztartalmát. A szilárd anyag ezután könnyen elválasztható szűréssel, dekantálással vagy centrifugálással. Példa erre a króm-klorid tetrafenilporfirin szintézise: vizet adnak a DMF reakcióoldathoz, és a termék kicsapódik. A kicsapás az összes komponens tisztításánál is hasznos: a nyers bdim-cl acetonitrilben teljesen lebomlik és etil-acetátba kerül, ahol kicsapódik. Az antiszolvens másik fontos alkalmazása a DNS-ből történő etanolos kicsapás.
A kohászatban a szilárd oldatos kicsapás az ötvözetek keményedésének is hasznos módja. Ezt a bomlási folyamatot a szilárd komponens megkeményedésének nevezik.
ábrázolás kémiai egyenletekkel
Példa a kicsapási reakcióra: vizes ezüst-nitrát (AgNO 3)kálium-kloridot (KCl) tartalmazó oldathoz adva fehér szilárd anyag bomlása figyelhető meg, de már ezüst (AgCl).
Ő viszont egy acélkomponenst alkotott, amely csapadékként figyelhető meg.
Ezt a kicsapási reakciót úgy írhatjuk le, hogy hangsúlyozzuk az egyesített oldatban lévő disszociált molekulákat. Ezt ionos egyenletnek nevezik.
Az ilyen reakció létrehozásának utolsó módja a tiszta kötés.
Különböző színű csapadék
A mészkő magmintán a zöld és vörösesbarna foltok a Fe 2+ és Fe 3+ oxidok és hidroxidok szilárd anyagainak felelnek meg.
Sok fémionokat tartalmazó vegyület jellegzetes színű csapadékot hoz létre. Az alábbiakban bemutatjuk a különböző fémlerakódások tipikus árnyalatait. Azonban ezen vegyületek közül sok olyan színt eredményez, amely nagyon eltér a felsoroltaktól.
Más társulások általában fehér csapadékot képeznek.
Anion- és kationanalízis
A kicsapás hasznos a só kationjának meghatározásában. Ehhez a lúg először egy ismeretlen komponenssel reagál, és szilárd anyagot képez. Ez egy adott só hidroxidjának kiválása. A kation azonosításához vegye figyelembe a csapadék színét és oldhatóságát feleslegben. Hasonló eljárásokat gyakran alkalmaznak egymás után – például a bárium-nitrát keveréke reakcióba lép szulfátionokkal, és szilárd bárium-szulfát csapadékot képez, jelezve annak valószínűségét, hogy a második anyagok bőségesen vannak jelen.
Emésztési folyamat
A csapadék öregedése akkor következik be, amikor egy újonnan képződött komponens az oldatban marad, amelyből kicsapódik, általában magasabb hőmérsékleten. Ez tisztább és durvább részecskelerakódásokat eredményez. Az emésztés alapjául szolgáló fizikai-kémiai folyamatot Ostwald-érésnek nevezik. Íme egy példa a fehérjekicsapódásra.
Ez a reakció akkor következik be, amikor a kationok és anionok egy hidrofit oldatban oldhatatlan, heteropoláris szilárd anyagot képeznek, amelyet csapadéknak neveznek. Azt, hogy ilyen reakció végbemegy-e vagy sem, a víztartalom elvének általános molekuláris szilárd anyagokra történő alkalmazásával lehet megállapítani. Mivel nem minden vizes reakcióban képződik csapadék, a termékek halmazállapotának meghatározása és a teljes ionegyenlet felírása előtt meg kell ismerkedni az oldhatósági szabályokkal. Ezen reakciók előrejelzése lehetővé teszi a tudósok számára, hogy meghatározzák, mely ionok vannak jelen az oldatban. Segíti az ipari üzemeket is vegyszerek előállításában azáltal, hogy komponenseket von ki ezekből a reakciókból.
Különböző csapadékok tulajdonságai
Ezek oldhatatlan ionos szilárd anyagok, amelyek bizonyos kationok és anionok vizes oldatban való egyesülésekor keletkeznek. Az iszapképződést meghatározó tényezők változhatnak. Egyes reakciók hőmérsékletfüggőek, például a pufferekhez használt oldatok, míg mások csak az oldat koncentrációjával kapcsolatosak. A kicsapási reakciókban keletkező szilárd anyagok kristályos komponensek ésa teljes folyadékban felfüggeszthető, vagy az oldat aljára eshet. A maradék vizet felülúszónak nevezzük. A konzisztencia két eleme (a csapadék és a felülúszó) különböző módszerekkel választható el, például szűréssel, ultracentrifugálással vagy dekantálással.
A csapadék és a kettős csere kölcsönhatása
Az oldhatóság törvényeinek alkalmazásához meg kell érteni, hogyan reagálnak az ionok. A legtöbb csapadék kölcsönhatás egyszeres vagy kettős kiszorításos folyamat. Az első lehetőség akkor fordul elő, amikor két ionos reagens disszociál, és egy másik anyag megfelelő anionjához vagy kationjához kötődik. A molekulák töltésük alapján kationként vagy anionként helyettesítik egymást. Ez „partnerváltásnak” tekinthető. Ez azt jelenti, hogy a két reagens mindegyike "elveszíti" társát, és kötést hoz létre a másikkal, például hidrogén-szulfiddal kémiai kiválás következik be.
A kettős helyettesítési reakciót kifejezetten megszilárdulási folyamatnak minősítik, ha a kérdéses kémiai egyenlet vizes oldatban fordul elő, és a keletkező termékek egyike oldhatatlan. Az alábbiakban látható egy példa egy ilyen folyamatra.
Mindkét reagens vizes, az egyik termék pedig szilárd. Mivel az összes komponens ionos és folyékony, disszociál, így teljesen feloldódhatnak egymásban. A vízszerűségnek azonban hat alapelve van, amelyek segítségével megjósolható, hogy mely molekulák oldhatatlanok, ha vízben lerakódnak. Ezek az ionok összességében szilárd csapadékot képeznekkeverékek.
Oldhatósági szabályok, elszámolási arány
A kicsapódási reakciót az anyagok víztartalmának szabálya határozza meg? Valójában ezek a törvények és sejtések mind olyan iránymutatást adnak, amely megmondja, hogy mely ionok képeznek szilárd anyagot, és melyek maradnak meg eredeti molekuláris formájukban vizes oldatban. A szabályokat felülről lefelé kell követni. Ez azt jelenti, hogy ha valami eldönthetetlen (vagy eldönthető) már az első posztulátum miatt, akkor az elsőbbséget élvez a következő, magasabb számú jelzésekkel szemben.
A bromidok, kloridok és jodidok oldódnak.
Az ezüstöt, ólmot és higanyt tartalmazó sók nem keverhetők össze teljesen.
Ha a szabályok kimondják, hogy egy molekula oldható, akkor víz formájában marad. De ha a komponens a fent leírt törvények és posztulátumok szerint nem elegyedik, akkor szilárd anyagot képez egy tárggyal vagy egy másik reagens folyadékkal. Ha bebizonyosodik, hogy bármely reakcióban minden ion oldható, akkor a kicsapódási folyamat nem megy végbe.
Tiszta ionos egyenletek
A fogalom definíciójának megértéséhez emlékeznünk kell a kettős helyettesítési reakció törvényére, amelyet fentebb megadtunk. Mivel ez a keverék egy kicsapásos módszer, minden változópárhoz halmazállapotok rendelhetők.
A tiszta ionos egyenlet felírásához az első lépés az oldható (vizes) reagensek és a termékek megfelelő szétválasztása.kationok és anionok. A csapadék nem oldódik vízben, ezért nem szabad szétválnia a szilárd anyagnak. Az eredményül kapott szabály így néz ki.
A fenti egyenletben az A+ és D - ionok a képlet mindkét oldalán jelen vannak. Nézőmolekuláknak is nevezik őket, mert a reakció során ugyanazok maradnak. Mert ők azok, akik változatlanul átmennek az egyenleten. Azaz kizárhatók, hogy egy hibátlan molekula képletét mutassák meg.
A tiszta ionos egyenlet csak a kicsapódási reakciót mutatja. A hálózati molekulaképletnek pedig feltétlenül kiegyensúlyozottnak kell lennie mindkét oldalon, nemcsak az elemek atomjai szempontjából, hanem akkor is, ha az elektromos töltés oldaláról tekintjük őket. A kicsapódási reakciókat általában kizárólag ionos egyenletekkel ábrázolják. Ha minden termék vizes, akkor a tiszta molekulaképlet nem írható le. És ez azért történik, mert az összes ion ki van zárva a néző termékeként. Ezért természetesen nem megy végbe csapadékreakció.
Alkalmazások és példák
A kicsapási reakciók hasznosak annak meghatározásában, hogy a megfelelő elem van-e jelen az oldatban. Ha csapadék képződik, például amikor egy vegyszer ólommal reagál, ennek a komponensnek a jelenléte a vízforrásokban ellenőrizhető vegyszer hozzáadásával és a csapadék képződésének figyelemmel kísérésével. Ezenkívül az üledékképződési visszaverődés felhasználható olyan elemek kinyerésére, mint a magnézium a tengerbőlvíz. Kicsapódási reakciók még emberben is előfordulnak az antitestek és az antigének között. Azonban a környezetet, amelyben ez megtörténik, még mindig tanulmányozzák a tudósok szerte a világon.
Első példa
Be kell fejezni a kettős helyettesítési reakciót, majd le kell redukálni tiszta ionegyenletre.
Először is meg kell jósolni ennek a reakciónak a végtermékeit a kettős helyettesítési folyamat ismeretében. Ehhez ne feledje, hogy a kationok és az anionok „partnert cserélnek”.
Másodszor érdemes szétválasztani a reagenseket teljes értékű ionos formájukra, mivel ezek vizes oldatban léteznek. És ne felejtse el egyensúlyba hozni mind az elektromos töltést, mind az atomok teljes számát.
Végül be kell vonnia az összes nézőiont (ugyanazokat a molekulákat, amelyek a képlet mindkét oldalán előfordulnak, és nem változtak). Ebben az esetben ezek olyan anyagok, mint a nátrium és a klór. A végső ionos egyenlet így néz ki.
A kettős helyettesítési reakciót is be kell fejezni, majd ismételten mindenképp csökkenteni kell a tiszta ion egyenletre.
Általános problémamegoldás
A reakció előre jelzett termékei a CoSO4 és az NCL az oldhatósági szabályok szerint, a COSO4 teljesen lebomlik, mert a 4. pont szerint a szulfátok (SO2–4) nem ülepednek vízben. Hasonlóképpen meg kell találnunk, hogy az NCL komponens az 1. és 3. posztulátum alapján eldönthető (csak az első szövegrész idézhető bizonyítékként). A kiegyenlítés után az eredményül kapott egyenlet a következő alakú.
A következő lépésben érdemes az összes komponenst ionos formájukra szétválasztani, mert ezek vizes oldatban léteznek. És a töltés és az atomok kiegyensúlyozására is. Ezután törölje az összes nézőiont (azokat, amelyek komponensként jelennek meg az egyenlet mindkét oldalán).
Nincs csapadékreakció
Ez a konkrét példa azért fontos, mert minden reagens és termék vizes, ami azt jelenti, hogy ki vannak zárva a tiszta ionos egyenletből. Nincs szilárd csapadék. Ezért nem megy végbe kicsapódási reakció.
Fel kell írni a teljes ionegyenletet a potenciálisan kettős elmozdulásos reakciókhoz. Ügyeljen arra, hogy az oldatban szerepeljen az anyag halmazállapota is, ez segít egyensúlyt elérni a képletben.
Megoldások
1. A reakció termékei a fizikai állapottól függetlenül Fe(OH)3 és NO3. Az oldhatósági szabályok azt jósolják, hogy az NO3 teljesen lebomlik a folyadékban, mert az összes nitrát igen (ez bizonyítja a második pontot). A Fe(OH)3 azonban oldhatatlan, mert a hidroxidionok kiválásának mindig ilyen formája van (bizonyítékként a hatodik posztulátum is megadható), és a Fe nem tartozik a kationok közé, ami a komponens kizárásához vezet. A disszociáció után az egyenlet így néz ki:
2. A kettős helyettesítési reakció eredményeként a termékek az Al, CL3 és a Ba, SO4, az AlCL3 oldódik, mert kloridot tartalmaz (3. szabály). A B a S O4 azonban nem bomlik le folyadékban, mivel a komponens szulfátot tartalmaz. De a B 2 + ion is oldhatatlanná teszi, mert azaz egyik kation, amely kivételt jelent a negyedik szabály alól.
Így néz ki a végső egyenlet a kiegyenlítés után. És amikor a néző ionokat eltávolítjuk, a következő hálózati képletet kapjuk.
3. A kettős helyettesítési reakcióból HNO3 termékek, valamint ZnI2 keletkeznek. A szabályok szerint a HNO3 lebomlik, mert nitrátot tartalmaz (második posztulátum). És a Zn I2 is oldható, mert a jodidok ugyanazok (3. pont). Ez azt jelenti, hogy mindkét termék vizes (azaz bármely folyadékban disszociál), és így nem megy végbe kicsapódási reakció.
4. Ennek a kettős szubsztitúciós reflexiónak a termékei a C a3(PO4)2 és az N CL. Az 1. szabály kimondja, hogy az N CL oldható, és a hatodik posztulátum szerint a C a3(PO4)2 nem bomlik le.
Így fog kinézni az ionos egyenlet, amikor a reakció befejeződik. A csapadék eltávolítása után ezt a képletet kapjuk.
5. A reakció első terméke, a PbSO4, a negyedik szabály szerint oldódik, mert szulfát. A második termék, a KNO3 szintén folyadékban bomlik le, mert nitrátot tartalmaz (második posztulátum). Ezért nem megy végbe kicsapódási reakció.
Vegyi eljárás
Ez a művelet, amely során a szilárd anyagot a kicsapás során elválasztja az oldatoktól, úgy történik, hogy az összetevőt nem széteső formává alakítják, vagy a folyadék összetételét úgy változtatják meg, hogycsökkenti a benne lévő elem minőségét. A kicsapódás és a kristályosodás közötti különbség nagyrészt abban rejlik, hogy a hangsúly azon a folyamaton van-e, amellyel az oldhatóság csökken, vagy pedig a szilárd anyag szerkezete rendeződik.
Egyes esetekben szelektív csapadékot lehet használni a keverék zajának eltávolítására. Kémiai reagenst adnak az oldathoz, és az szelektíven interferenciával reagál, és csapadékot képez. Ezután fizikailag elválasztható a keveréktől.
A csapadékot gyakran használják fémionok vizes oldatokból való eltávolítására: ezüstionok, amelyek egy folyékony sókomponensben, például ezüst-nitrátban vannak jelen, amely klórmolekulák hozzáadásával válik ki, feltéve, hogy például nátriumot használnak. Az első és a második komponens ionjai ezüst-kloridot képeznek, amely vízben oldhatatlan. Hasonlóképpen a báriummolekulák átalakulnak, amikor a kalciumot oxalát kicsapja. Sémákat dolgoztak ki fémion-keverékek analízisére olyan reagensek egymás utáni alkalmazásával, amelyek meghatározott anyagokat vagy kapcsolódó csoportokat csapnak ki.
Sok esetben bármilyen feltétel kiválasztható, amely mellett az anyag nagyon tiszta és könnyen elkülöníthető formában válik ki. Az ilyen csapadékok izolálása és tömegének meghatározása pontos módszer a kicsapásra, a különféle vegyületek mennyiségének meghatározására.
Amikor megkísérelnek elválasztani egy szilárd anyagot egy több komponenst tartalmazó oldattól, gyakran nem kívánt összetevők épülnek be a kristályokba, csökkentve azok mennyiségét.tisztaságát és rontja az elemzés pontosságát. Az ilyen szennyeződés csökkenthető híg oldatokkal és a kicsapószer lassú adagolásával. Egy hatékony technikát homogén precipitációnak neveznek, amelyben oldatban szintetizálják, nem pedig mechanikusan adagolják. Nehéz esetekben szükség lehet a szennyezett csapadék izolálására, újraoldására, illetve kicsapásra is. A legtöbb zavaró anyagot eltávolítják az eredeti komponensből, és a második kísérletet ezek hiányában hajtják végre.
Emellett a reakció nevét a szilárd komponens adja, amely a kicsapási reakció eredményeként keletkezik.
A vegyületben lévő anyagok lebomlásának befolyásolásához csapadékra van szükség ahhoz, hogy oldhatatlan vegyületet képezzen, vagy két só kölcsönhatása vagy a hőmérséklet változása következtében.
Ez az ionkiválás jelezheti kémiai reakció végbemenetelét, de akkor is előfordulhat, ha az oldott anyag koncentrációja meghaladja a teljes bomlás hányadát. Egy cselekvés megelőzi az úgynevezett magképző eseményt. Amikor a kis oldhatatlan részecskék aggregálódnak egymással, vagy felső határfelületet képeznek egy felülettel, például egy tartály falával vagy egy magkristállyal.
Főbb megállapítások: csapadék a kémiában
Ebben a tudományban ez az összetevő ige és főnév is egyben. A csapadék valamilyen oldhatatlan vegyület képződése, akár a kombináció teljes szétesésének csökkentésével, akár két sókomponens kölcsönhatásával.
A tömör teljesítfontos funkciója. Mivel a kicsapódási reakció eredményeként keletkezik, és csapadéknak nevezik. A szilárd anyagot a sók tisztítására, eltávolítására vagy extrakciójára használják. És pigmentek gyártásához és az anyagok minőségi elemzésben történő azonosításához is.
Csapadék kontra csapadék, fogalmi keret
A terminológia kissé zavaró lehet. Így működik: Az oldatból szilárd anyag képződését csapadéknak nevezzük. Azt a kémiai komponenst pedig, amely folyékony állapotban kemény bomlást ébreszt, kicsapószernek nevezzük. Ha az oldhatatlan vegyület részecskemérete nagyon kicsi, vagy ha a gravitáció nem elegendő ahhoz, hogy a kristályos komponenst a tartály aljára húzza, a csapadék egyenletesen oszlik el a folyadékban, és szuszpenziót képezhet. Az ülepítés minden olyan eljárásra vonatkozik, amely elválasztja az üledéket az oldat vizes részétől, amelyet felülúszónak neveznek. Egy általános ülepítési módszer a centrifugálás. A csapadék eltávolítása után a kapott port "virágnak" nevezhetjük.
Még egy példa a kötésképzésre
Ezüst-nitrát és nátrium-klorid vízben való összekeverésekor ezüst-klorid szilárd anyagként válik ki az oldatból. Vagyis ebben a példában a csapadék koleszterin.
Kémiai reakció írásakor a csapadék jelenlétét a következő tudományos képlettel jelezhetjük lefelé mutató nyíllal.
Csapadék használata
Ezek az összetevők kvalitatív elemzés részeként felhasználhatók egy só kationjának vagy anionjának azonosítására. Ismeretes, hogy az átmeneti fémek elemi azonosságuktól és oxidációs állapotuktól függően különféle csapadékszíneket képeznek. A kicsapási reakciókat főként a sók vízből történő eltávolítására használják. Valamint a termékek kiválasztásához és a pigmentek elkészítéséhez. Ellenőrzött körülmények között a kicsapási reakció tiszta csapadékkristályokat eredményez. A kohászatban ötvözetek keményítésére használják.
Az üledék visszanyerése
Többféle kicsapási módszert alkalmaznak a szilárd anyag kivonására:
- Szűrés. Ennél a műveletnél a csapadékot tartalmazó oldatot a szűrőre öntik. Ideális esetben a szilárd anyag a papíron marad, miközben a folyadék áthalad rajta. A tartály kiöblíthető, és a szűrőre önthető a visszanyerés elősegítése érdekében. Mindig van némi veszteség, vagy a folyadékban való feloldódás, a papíron való áthaladás vagy a vezető anyaghoz való tapadás miatt.
- Centrifugálás: Ez a művelet gyorsan pörgeti az oldatot. Ahhoz, hogy a technika működjön, a szilárd csapadéknak sűrűbbnek kell lennie, mint a folyadéké. A tömörített komponenst az összes víz kiöntésével kaphatjuk meg. Általában a veszteségek kisebbek, mint a szűrésnél. A centrifugálás jól működik kis mintaméretekkel.
- Dekantálás: ez a művelet kiönti a folyadékréteget vagy kiszívja az üledékből. Egyes esetekben további oldószert adnak a víznek a szilárd anyagtól való elválasztására. A dekantáló centrifugálás után a teljes komponenssel használható.
Csapadékos öregedés
Egy emésztésnek nevezett folyamat akkor megy végbe, amikora friss szilárd anyagot az oldatában hagyjuk. Jellemzően a teljes folyadék hőmérséklete emelkedik. A rögtönzött emésztés nagyobb, nagy tisztaságú részecskéket eredményezhet. Az ehhez az eredményhez vezető folyamat az "Ostwald-érés" néven ismert.
