Taloženje je stvaranje čvrste tvari iz otopine. U početku se reakcija odvija u tekućem stanju, nakon čega nastaje određena tvar koja se naziva "talog". Kemijska komponenta koja uzrokuje njegovo stvaranje ima takav znanstveni pojam 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. Tekućina koja ostane iznad krutine bez taloženja naziva se "supernatant". Oborine su prahovi dobiveni od zaostalih stijena. Oni su također kroz povijest bili poznati kao "cvijeće". Kada se krutina pojavi u obliku kemijski obrađenih celuloznih vlakana, ovaj proces se često naziva regeneracijom.
Topljivost elemenata
Ponekad stvaranje taloga ukazuje na pojavu kemijske reakcije. Ako je ataloženje iz otopina srebrnog nitrata izlije se u tekućinu natrijevog klorida, zatim dolazi do kemijske refleksije s stvaranjem bijelog taloga iz plemenitog metala. Kada tekući kalijev jodid reagira s olovo(II) nitratom, nastaje žuti talog olovo(II) jodida.
Taloženje može nastati ako koncentracija spoja premašuje njegovu topljivost (na primjer, kada se miješaju različite komponente ili mijenja njihova temperatura). Potpuna precipitacija može se dogoditi samo brzo iz prezasićene otopine.
U krutim tvarima, proces se događa kada je koncentracija jednog proizvoda iznad granice topljivosti u drugom tijelu domaćinu. Na primjer, zbog brzog hlađenja ili implantacije iona, temperatura je dovoljno visoka da difuzija može dovesti do odvajanja tvari i stvaranja taloga. Potpuno taloženje u čvrstom stanju obično se koristi za sintezu nanoklastera.
Prezasićenost tekućinom
Važan korak u procesu taloženja je početak nukleacije. Stvaranje hipotetske čvrste čestice uključuje formiranje sučelja, što naravno zahtijeva određenu energiju temeljenu na relativnom gibanju površine i krutine i otopine. Ako prikladna struktura nukleacije nije dostupna, dolazi do prezasićenja.
Primjer taloženja: bakar iz žice koju srebro istiskuje u otopinu metalnog nitrata u koju se umoči. Naravno, nakon ovih pokusa, čvrsti materijal se taloži. Reakcije precipitacije mogu se koristiti za proizvodnju pigmenata. I također uklonitisoli iz vode tijekom njezine obrade i u klasičnoj kvalitativnoj anorganskoj analizi. Ovako se taloži bakar.
Kristali porfirina
Taloženje je također korisno tijekom izolacije produkta reakcije kada dođe do obrade. U idealnom slučaju, ove tvari su netopive u reakcijskoj komponenti.
Tako se krutina taloži dok se formira, po mogućnosti stvarajući čiste kristale. Primjer za to je sinteza porfirina u kipućoj propionskoj kiselini. Kada se reakcijska smjesa ohladi na sobnu temperaturu, kristali ove komponente padaju na dno posude.
Taloženje se također može pojaviti kada se doda anti-otapalo, što drastično smanjuje apsolutni sadržaj vode u željenom proizvodu. Krutina se tada može lako odvojiti filtracijom, dekantacijom ili centrifugiranjem. Primjer je sinteza krom klorida tetrafenilporfirina: u reakcijsku otopinu DMF-a doda se voda i produkt se taloži. Precipitacija je također korisna u pročišćavanju svih komponenti: sirovi bdim-cl se potpuno razgrađuje u acetonitrilu i odbacuje u etil acetat, gdje se taloži. Druga važna primjena anti-otapala je taloženje etanola iz DNK.
U metalurgiji, taloženje čvrste otopine također je koristan način stvrdnjavanja legura. Ovaj proces raspadanja poznat je kao stvrdnjavanje čvrste komponente.
Prikaz pomoću kemijskih jednadžbi
Primjer reakcije precipitacije: vodeni srebrni nitrat (AgNO 3)dodano u otopinu koja sadrži kalijev klorid (KCl), uočava se razgradnja bijele krutine, ali već srebra (AgCl).
On je zauzvrat formirao čeličnu komponentu, koja se promatra kao talog.
Ova reakcija taloženja može se napisati s naglaskom na disociranim molekulama u kombiniranoj otopini. To se zove ionska jednadžba.
Posljednji način stvaranja takve reakcije poznat je kao čisto vezivanje.
Oborine različitih boja
Zelene i crvenkasto-smeđe mrlje na uzorku jezgre vapnenca odgovaraju krutim tvarima Fe 2+ i Fe 3+ oksida i hidroksida.
Mnogi spojevi koji sadrže metalne ione proizvode taloge s prepoznatljivim bojama. Ispod su tipične nijanse za različite taloženje metala. Međutim, mnogi od ovih spojeva mogu proizvesti boje koje se jako razlikuju od navedenih.
Druge asocijacije obično stvaraju bijele taloge.
analiza aniona i kationa
Oborina je korisna u otkrivanju vrste kationa u soli. Da bi se to postiglo, lužina najprije reagira s nepoznatom komponentom da nastane krutina. To je taloženje hidroksida određene soli. Da biste identificirali kation, zabilježite boju taloga i njegovu topljivost u višku. Slični se procesi često koriste u slijedu - na primjer, mješavina barijevog nitrata će reagirati sa sulfatnim ionima kako bi se formirao čvrsti talog barijevog sulfata, što ukazuje na vjerojatnost da su druge tvari prisutne u izobilju.
Probavni proces
Starenje taloga nastaje kada novonastala komponenta ostane u otopini iz koje se taloži, obično na višoj temperaturi. To rezultira čišćim i grubljim naslagama čestica. Fizikalno-kemijski proces koji leži u osnovi probave naziva se Ostwaldovo sazrijevanje. Evo primjera taloženja proteina.
Ova reakcija se događa kada se kationi i anioni u otopini hidrofita spoje i tvore netopivu, heteropolarnu krutu tvar koja se naziva precipitat. Dolazi li do takve reakcije ili ne može se utvrditi primjenom principa sadržaja vode na opće molekularne krutine. Budući da sve vodene reakcije ne stvaraju precipitate, potrebno je upoznati se s pravilima topljivosti prije određivanja stanja proizvoda i pisanja ukupne ionske jednadžbe. Mogućnost predviđanja ovih reakcija omogućuje znanstvenicima da odrede koji su ioni prisutni u otopini. Također pomaže industrijskim postrojenjima u stvaranju kemikalija izdvajanjem komponenti iz ovih reakcija.
Svojstva raznih oborina
One su netopive ionske reakcijske krutine nastale kada se određeni kationi i anioni spoje u vodenoj otopini. 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. Krutine nastale u reakcijama taloženja su kristalne komponente imože suspendirati u cijeloj tekućini ili pasti na dno otopine. Preostala voda naziva se supernatant. Dva elementa konzistencije (precipitat i supernatant) mogu se odvojiti različitim metodama, kao što su filtracija, ultracentrifugiranje ili dekantacija.
Interakcija oborine i dvostruke zamjene
Primjena zakona topljivosti zahtijeva razumijevanje kako ioni reagiraju. Većina interakcija oborina je proces jednostrukog ili dvostrukog pomaka. Prva opcija se javlja kada se dva ionska reaktanta disociraju i vežu na odgovarajući anion ili kation druge tvari. Molekule se međusobno zamjenjuju na temelju svojih naboja kao kation ili anion. To se može smatrati "promjenom partnera". Odnosno, svaki od dva reagensa "gubi" svog suputnika i stvara vezu s drugim, na primjer dolazi do kemijskog taloženja sumporovodikom.
Reakcija dvostruke zamjene posebno je klasificirana kao proces skrućivanja kada se dotična kemijska jednadžba javlja u vodenoj otopini i jedan od rezultirajućih proizvoda je netopiv. Primjer takvog procesa prikazan je u nastavku.
Oba reagensa su vodena, a jedan proizvod je čvrst. Budući da su sve komponente ionske i tekuće, one se disociraju i stoga se mogu potpuno otopiti jedna u drugoj. Međutim, postoji šest principa vodenosti koji se koriste za predviđanje koje su molekule netopive kada se talože u vodi. Ti ioni ukupno tvore čvrsti talogmješavine.
Pravila topivosti, stopa namirenja
Je li reakcija taloženja diktirana pravilom sadržaja vode u tvarima? Zapravo, svi ovi zakoni i pretpostavke daju smjernice koje govore koji ioni tvore čvrste tvari, a koji ostaju u svom izvornom molekularnom obliku u vodenoj otopini. Pravila se moraju poštivati 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, kloridi i jodidi su topljivi.
Soli koje sadrže precipitaciju srebra, olova i žive ne mogu se potpuno miješati.
Ako pravila navode da je molekula topiva, ona ostaje u obliku vode. Ali ako se komponenta ne miješa u skladu s gore opisanim zakonima i postulatima, tada tvori krutinu s predmetom ili tekućinu iz drugog reagensa. Ako se pokaže da su svi ioni u bilo kojoj reakciji topljivi, tada ne dolazi do procesa precipitacije.
Čiste ionske jednadžbe
Da bismo razumjeli definiciju ovog koncepta, potrebno je zapamtiti zakon za reakciju dvostruke zamjene, koji je gore dat. Budući da je ova posebna mješavina metoda precipitacije, svakom paru varijabli mogu se dodijeliti stanja tvari.
Prvi korak za pisanje čiste ionske jednadžbe je odvajanje topljivih (vodenih) reaktanata i proizvoda u njihove odgovarajućekationa i aniona. Precipitati se ne otapaju u vodi, pa se krutina ne smije odvajati. Rezultirajuće pravilo izgleda ovako.
U gornjoj jednadžbi, A+ i D - ioni su prisutni na obje strane formule. Nazivaju se i molekulama promatrača jer ostaju iste tijekom cijele reakcije. Jer oni su ti koji prolaze kroz jednadžbu nepromijenjeni. Odnosno, mogu se isključiti da bi se prikazala formula besprijekorne molekule.
Čista ionska jednadžba pokazuje samo reakciju taloženja. A mrežna molekularna formula mora nužno biti uravnotežena s obje strane, ne samo s gledišta atoma elemenata, već i ako ih promatramo sa strane električnog naboja. Reakcije taloženja obično se prikazuju isključivo ionskim jednadžbama. Ako su svi proizvodi vodeni, ne može se napisati čista molekularna formula. A to se događa jer su svi ioni isključeni kao produkti gledatelja. Stoga se prirodno ne događa reakcija oborina.
Prijave i primjeri
Reakcije precipitacije korisne su u određivanju je li pravi element prisutan u otopini. Ako nastane talog, na primjer kada kemikalija reagira s olovom, prisutnost ove komponente u izvorima vode može se provjeriti dodavanjem kemikalije i praćenjem stvaranja taloga. Osim toga, refleksija sedimentacije može se koristiti za izdvajanje elemenata kao što je magnezij iz moravoda. Čak se i kod ljudi javljaju reakcije precipitacije između antitijela i antigena. Međutim, okruženje u kojem se to događa još uvijek proučavaju znanstvenici diljem svijeta.
Prvi primjer
Neophodno je dovršiti reakciju dvostruke zamjene, a zatim je svesti na čistu ionsku jednadžbu.
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 odvojiti reagense u njihove punopravne ionske oblike, budući da postoje u vodenoj otopini. I ne zaboravite uravnotežiti i električni naboj i ukupan broj atoma.
Konačno, morate uključiti sve promatračke ione (iste molekule koje se javljaju s obje strane formule koje se nisu promijenile). U ovom slučaju to su tvari kao što su natrij i klor. Konačna ionska jednadžba izgleda ovako.
Također je potrebno dovršiti reakciju dvostruke zamjene, a zatim je, opet, svakako svesti na jednadžbu čistih iona.
Opće rješavanje problema
Predviđeni proizvodi ove reakcije su CoSO4 i NCL prema pravilima topljivosti, COSO4 se potpuno razgrađuje jer točka 4 kaže da se sulfati (SO2–4) ne talože u vodi. Slično, mora se ustanoviti da je NCL komponenta odlučiva na temelju postulata 1 i 3 (samo se prvi odlomak može navesti kao dokaz). Nakon balansiranja, rezultirajuća jednadžba ima sljedeći oblik.
Za sljedeći korak, vrijedi odvojiti sve komponente u njihove ionske oblike, jer će postojati u vodenoj otopini. I također uravnotežiti naboj i atome. Zatim poništite sve ione gledatelja (one koji se pojavljuju kao komponente na obje strane jednadžbe).
Bez reakcije oborina
Ovaj konkretni primjer je važan jer su svi reaktanti i proizvodi vodeni, što znači da su isključeni iz čiste ionske jednadžbe. Nema krutog taloga. Stoga ne dolazi do reakcije precipitacije.
Neophodno je napisati ukupnu ionsku jednadžbu za potencijalno dvostruke reakcije pomaka. Obavezno uključite stanje tvari u otopinu, to će pomoći u postizanju ravnoteže u cjelokupnoj formuli.
Rješenja
1. Bez obzira na fizičko stanje, produkti ove reakcije su Fe(OH)3 i NO3. Pravila topivosti predviđaju da se NO3 potpuno razgrađuje u tekućini, jer se svi nitrati razgrađuju (ovo dokazuje drugu točku). Međutim, Fe(OH)3 je netopiv jer taloženje hidroksidnih iona uvijek ima ovaj oblik (kao dokaz može se navesti šesti postulat), a Fe nije jedan od kationa, 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 topiv jer sadrži klorid (pravilo 3). Međutim, B a S O4 se ne razgrađuje u tekućini, budući da komponenta sadrži sulfat. Ali ion B 2 + ga čini također netopivim, jer jestjedan od kationa koji uzrokuje iznimku od četvrtog pravila.
Ovako izgleda konačna jednadžba nakon balansiranja. A kada se ioni gledatelja uklone, dobiva 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 također topiv jer su jodidi isti (točka 3). To znači da su oba proizvoda vodena (odnosno, disociraju u bilo kojoj tekućini) i stoga ne dolazi do reakcije taloženja.
4. Produkti ove refleksije dvostruke supstitucije su C a3(PO4)2 i N CL. Pravilo 1 kaže da je N CL topiv, a prema šestom postulatu, C a3(PO4)2 se ne razgrađuje.
Ovako će izgledati ionska jednadžba kada se reakcija završi. I nakon eliminacije oborina, dobiva se ova formula.
5. Prvi produkt ove reakcije, PbSO4, topiv je prema četvrtom pravilu jer je sulfat. Drugi produkt KNO3 također se razgrađuje u tekućini jer sadrži nitrate (drugi postulat). Stoga ne dolazi do reakcije precipitacije.
Kemijski proces
Ovo djelovanje odvajanja krutine tijekom taloženja iz otopina događa se ili pretvaranjem komponente u nedezintegrirajući oblik, ili promjenom sastava tekućine tako dasmanjiti kvalitetu predmeta u njemu. Razlika između taloženja i kristalizacije uvelike leži u tome je li naglasak na procesu kojim se smanjuje topljivost ili pri čemu struktura krutine postaje organizirana.
U nekim slučajevima, selektivno taloženje može se koristiti za uklanjanje buke iz smjese. Otopini se dodaje kemijski reagens i ona selektivno reagira s interferencijom da nastane talog. Zatim se može fizički odvojiti od smjese.
Precipitati se često koriste za uklanjanje metalnih iona iz vodenih otopina: ioni srebra prisutni u komponenti tekuće soli kao što je srebrni nitrat, koji se taloži dodatkom molekula klora, pod uvjetom, na primjer, da se koristi natrij. Ioni prve komponente i druge se spajaju u srebrni klorid, spoj koji je netopiv u vodi. Slično, molekule barija se pretvaraju kada se kalcij istaloži oksalatom. Razvijene su sheme za analizu smjesa metalnih iona uzastopnom primjenom reagensa koji precipitiraju određene tvari ili njihove pridružene skupine.
U mnogim slučajevima može se odabrati bilo koji uvjet pod kojim se tvar taloži u vrlo čistom i lako odvojivom obliku. Izoliranje takvih precipitata i određivanje njihove mase točne su metode taloženja, određivanje količine različitih spojeva.
Kada se pokušava odvojiti krutina od otopine koja sadrži više komponenti, neželjeni sastojci se često inkorporiraju u kristale, smanjujući njihovučistoću i degradira točnost analize. Takva se kontaminacija može smanjiti radom s razrijeđenim otopinama i polaganim dodavanjem sredstva za taloženje. Učinkovita tehnika naziva se homogena precipitacija, u kojoj se sintetizira u otopini, a ne dodaje se mehanički. U teškim slučajevima može biti potrebno izolirati kontaminirani talog, ponovno ga otopiti i također precipitat. Većina ometajućih tvari uklanja se u izvornoj komponenti, a drugi pokušaj se provodi u njihovoj odsutnosti.
Osim toga, naziv reakcije daje čvrsta komponenta, koja nastaje kao rezultat reakcije taloženja.
Da bi se utjecalo na razgradnju tvari u spoju, potreban je talog za stvaranje netopivog spoja, bilo nastalog interakcijom dviju soli ili promjenom temperature.
Ova precipitacija iona može ukazivati na to da je došlo do kemijske reakcije, ali se također može dogoditi ako koncentracija otopljene tvari premašuje njezin udio ukupnog raspada. Radnja prethodi događaju koji se naziva nukleacija. Kada se male netopive čestice agregiraju jedna s drugom ili formiraju gornje sučelje s površinom kao što je stijenka posude ili sjemenski kristal.
Ključni nalazi: oborine u kemiji
U ovoj znanosti, ova komponenta je i glagol i imenica. Precipitacija je stvaranje nekog netopivog spoja, bilo smanjenjem potpunog raspada kombinacije, bilo interakcijom dviju komponenti soli.
Čvrsto djelujevažna funkcija. Budući da nastaje kao rezultat reakcije taloženja i naziva se precipitat. Krutina se koristi za pročišćavanje, uklanjanje ili ekstrakciju soli. I također za proizvodnju pigmenata i identifikaciju tvari u kvalitativnoj analizi.
Oborina naspram oborina, konceptualni okvir
Terminologija može biti pomalo zbunjujuća. Evo kako to funkcionira: Stvaranje krutine iz otopine naziva se talog. A kemijska komponenta koja budi tvrdu razgradnju u tekućem stanju naziva se precipitant. Ako je veličina čestica netopivog spoja vrlo mala, ili ako gravitacija nije dovoljna da povuče kristalnu komponentu na dno spremnika, talog se može ravnomjerno rasporediti po tekućini, tvoreći kašu. Sedimentacija se odnosi na bilo koji postupak koji odvaja sediment od vodenog dijela otopine, koji se naziva supernatant. Uobičajena metoda sedimentacije je centrifugiranje. Nakon što se talog ukloni, dobiveni prah se može nazvati "cvijetom".
Još jedan primjer formiranja obveznica
Mješanje srebrnog nitrata i natrijevog klorida u vodi će uzrokovati taloženje srebrnog klorida iz otopine u obliku krutine. To jest, u ovom primjeru, talog je kolesterol.
Kada se piše kemijska reakcija, prisutnost oborina može se označiti sljedećom znanstvenom formulom sa strelicom prema dolje.
Upotreba oborina
Ove se komponente mogu koristiti za identifikaciju kationa ili aniona u soli kao dio kvalitativne analize. Poznato je da prijelazni metali tvore različite boje taloga ovisno o njihovom elementarnom identitetu i oksidacijskom stanju. Reakcije taloženja uglavnom se koriste za uklanjanje soli iz vode. I također za odabir proizvoda i za pripremu pigmenata. U kontroliranim uvjetima, reakcija taloženja proizvodi čiste kristale taloga. U metalurgiji se koriste za stvrdnjavanje legura.
Kako obnoviti sediment
Postoji nekoliko metoda precipitacije koje se koriste za ekstrakciju krutine:
- Filtriranje. Pri tome se otopina koja sadrži talog izlije na filter. U idealnom slučaju, krutina ostaje na papiru dok tekućina prolazi kroz njega. Spremnik se može isprati i preliti preko filtera kako bi se olakšao oporavak. Uvijek postoji neki gubitak, bilo zbog otapanja u tekućini, prolaska kroz papir ili zbog prianjanja na vodljivi materijal.
- Centrifugiranje: Ova radnja brzo okreće otopinu. Da bi tehnika funkcionirala, čvrsti talog mora biti gušći od tekućeg. Zgusnuta komponenta se može dobiti izlivanjem cijele vode. Obično su gubici manji nego kod filtriranja. Centrifugiranje dobro funkcionira s malim veličinama uzoraka.
- Dekantiranje: ova radnja izlijeva tekući sloj ili ga isisava iz sedimenta. U nekim slučajevima dodaje se dodatno otapalo za odvajanje vode od krutine. Dekant se može koristiti s cijelom komponentom nakon centrifugiranja.
Starenje oborina
Proces koji se naziva probava događa se kadasvježa krutina se pusti da ostane u svojoj otopini. Tipično, temperatura cijele tekućine raste. Improvizirana probava može proizvesti veće čestice visoke čistoće. Proces koji dovodi do ovog rezultata poznat je kao "Ostwaldovo sazrijevanje".
