Nuosėdos arba cheminis nusodinimas yra procesas, kuris sudaro tai, kad netirpi kieta susidarymą iš dviejų homogeninės sprendimų mišinio. Skirtingai nuo lietaus ir sniego kritulių, tokio tipo krituliuose nuo skysčio paviršiaus „lyja kietas lietus“.
Dviejuose vienarūšiuose tirpaluose jonai ištirpinami vandenyje. Kai šie sąveikauja su kitais jonais (maišymo metu), jų elektrostatinė sąveika leidžia augti kristalui arba želatininei kietai medžiagai. Dėl sunkio jėgos ši kieta medžiaga nusėda ant stiklo medžiagos dugno.
Kritulius lemia joninė pusiausvyra, kuri priklauso nuo daugelio kintamųjų: nuo įsiterpusių rūšių koncentracijos ir pobūdžio iki vandens temperatūros ir leistino kietosios medžiagos sąlyčio su vandeniu laiko.
Be to, ne visi jonai sugeba sukurti šią pusiausvyrą, arba kas yra tas pats, ne visi gali prisotinti tirpalą esant labai mažoms koncentracijoms. Pavyzdžiui, norint nusodinti NaCl, reikia išgarinti vandenį arba įpilti daugiau druskos.
Prisotintas tirpalas reiškia, kad jis negali ištirpinti daugiau kietų medžiagų, todėl jis nusėda. Dėl šios priežasties krituliai yra aiškus ženklas, kad tirpalas yra sotus.
Kritulių reakcija
Atsižvelgiant į tirpalą su ištirpusiais A jonais ir kitą su B jonais, kai jie yra sumaišyti, cheminė reakcijos lygtis numato:
A + (ac) + B - (ac) <=> AB
Tačiau iš pradžių „beveik“ neįmanoma A ir B būti atskirai, būtinai juos lydi kiti jonai, turintys priešingus krūvius.
Šiuo atveju A + sudaro tirpų junginį su C - rūšių , ir B - daro tą patį su D + rūšių . Taigi cheminė lygtis prideda naujas rūšis:
Kintamasis (kintamasis) + kreditinis kintamasis (k.) <=> AB (-ai) + nuolatinis (kintamasis)
Rūšis A + išstumia rūšį D + , sudarydama tvirtą AB; savo ruožtu C rūšis - išstumia B - ir sudaro tirpią kietą DC.
T. y., Įvyksta dvigubi poslinkiai (metatezės reakcija). Taigi kritulių reakcija yra dviguba jonų poslinkio reakcija.
Aukščiau pateiktame pavyzdyje stiklinėje yra švino (II) jodido (PbI 2 ) aukso kristalų, vadinamosios „aukso dušo“ reakcijos produkto:
Pb (NO 3 ) 2 (ac) + 2KI (aq) => PbI 2 (s) + 2KNO 3 (aq)
Pagal ankstesnę lygtį A = Pb 2+ , C - = NO 3 - , D = K + ir B = I - .
Nuosėdų susidarymas
Stiklinės stiklinės sienose susidaro kondensuotas vanduo nuo stipraus karščio. Kokiu tikslu vanduo šildomas? Norėdami sulėtinti PbI 2 kristalų susidarymo procesą ir pabrėžti auksinio dušo poveikį.
Susitikdamas su dviem I - anijonais , Pb 2+ katijonas sudaro mažą trijų jonų branduolį, kurio nepakanka kristalui sukurti. Panašiai, kituose tirpalo regionuose, kiti jonai taip pat susirenka, kad sudarytų branduolius; Šis procesas žinomas kaip branduolys.
Šie branduoliai pritraukia kitus jonus, todėl jie auga koloidinėmis dalelėmis, atsakingomis už geltoną tirpalo drumstumą.
Lygiai taip pat šios dalelės sąveikauja su kitais, kad susidarytų krešuliai, o šie krešuliai su kitais - kad galiausiai susidarytų nuosėdos.
Tačiau kai tai įvyksta, nuosėdos yra želatinos, su ryškiais kai kurių kristalų, „klajojančių“ per tirpalą, užuominomis. Taip yra todėl, kad branduolių susidarymo greitis yra didesnis nei branduolių augimas.
Kita vertus, maksimalus branduolio augimas atsispindi nuostabiame kristale. Norint garantuoti šį kristalą, tirpalas turi būti šiek tiek prisotintas, o tai pasiekiama padidinus temperatūrą prieš kritulius.
Taigi tirpalui atvėsus, branduoliai turi pakankamai laiko augti. Be to, kadangi druskų koncentracija nėra labai didelė, branduolių susidarymo procesą kontroliuoja temperatūra. Taigi abiem kintamiesiems naudinga PbI 2 kristalų išvaizda .
Tirpumo produktas
PbI 2 sukuria pusiausvyrą tarp jo ir jonų tirpale:
PbI 2 (-ai) <=> Pb 2+ (ac) + 2I - (ac)
Šios pusiausvyros konstanta vadinama tirpumo produkto konstanta, K ps . Terminas „produktas“ reiškia jonų, iš kurių susidaro kieta medžiaga, koncentracijų dauginimą:
K ps = 2
Čia kietąją dalį sudaro jonai, išreikšti lygtyje; tačiau šiuose skaičiavimuose ji nemano, kad yra tvirta.
Pb 2+ ir I - jonų koncentracijos yra lygios PbI 2 tirpumui . T. y., Nustatant vieno iš jų tirpumą, gali būti apskaičiuota konstanta K ps .
Kokios yra mažai tirpių junginių K ps vertės ? Tai yra junginio netirpumo laipsnis tam tikroje temperatūroje (25ºC). Taigi, kuo mažesnė K ps , tuo ji netirpsta.
Taigi, palyginus šią vertę su kitų junginių reikšme, galima nuspėti, kuri pora (pvz., AB ir DC) iškris pirmiausia. Į hipotetinio junginio DC atveju, jos K PS gali būti toks didelis, kad jis reikalauja didesnės koncentracijos D + ar C - tirpale į nuosėdas .
Tai yra raktas į tai, kas vadinama trupmeniniu krituliu. Panašiai, žinant netirpios druskos K ps , galima apskaičiuoti mažiausią kiekį, kad ją iškristų viename litre vandens.
Tačiau KNO 3 atveju tokios pusiausvyros nėra, todėl jai trūksta K ps . Tiesą sakant, tai yra labai gerai tirpi vandenyje druska.
Pavyzdžiai
Kritulių reakcijos yra vienas iš procesų, praturtinančių cheminių reakcijų pasaulį. Keletas papildomų pavyzdžių (be auksinio dušo) yra šie:
AgNO 3 (aq) + NaCl (aq) => AgCl (s) + NaNO 3 (aq)
Viršutinis paveikslėlis parodo baltojo sidabro chlorido nuosėdų susidarymą. Apskritai, dauguma sidabro junginių turi baltas spalvas.
BaCl 2 (aq) + K 2 SO 4 (aq) => BaSO 4 (s) + 2KCl (aq)
Susidaro balti bario sulfato nuosėdos.
2CuSO 4 (aq) + 2NaOH (aq) => Cu 2 (OH) 2 SO 4 (s) + Na 2 SO 4 (aq)
Susidaro melsvos dvibazis vario (II) sulfato nuosėdos.
2AgNO 3 (aq) + K 2 CrO 4 (aq) => Ag 2 CrO 4 (s) + 2KNO 3 (aq)
Susidaro oranžinės sidabro chromato nuosėdos.
CaCl 2 (aq) + Na 2 CO 3 (aq) => CaCO 3 (s) + 2NaCl (aq)
Susidaro baltos kalcio karbonato nuosėdos, dar vadinamos kalkakmeniu.
Fe (NO 3 ) 3 (aq) + 3NaOH (aq) => Fe (OH) 3 (s) + 3NaNO 3 (aq)
Galiausiai susidaro oranžinės geležies (III) hidroksido nuosėdos. Tokiu būdu kritulių reakcijos sukuria bet kurį junginį.
Nuorodos
- Day, R., ir Underwood, A. Kiekybinė analitinė chemija (5-asis leidimas). „PEARSON“ Prentice Hall, 97–103 psl.
- „Der Kreole“. (2011 m. Kovo 6 d.). Auksinis lietus. . Gauta 2018 m. Balandžio 18 d. Iš: commons.wikimedia.org
- Anne Marie Helmenstine, Ph.D. (2017 m. Balandžio 9 d.). Kritulių reakcijos apibrėžimas. Gauta 2018 m. Balandžio 18 d. Iš: thinkco.com
- le Châtelier principas: Kritulių reakcijos. Gauta 2018 m. Balandžio 18 d. Iš: digipac.ca
- Botchas prof. Cheminės reakcijos I: grynosios jonų lygtys. Gauta 2018 m. Balandžio 18 d. Iš: lecdemos.chem.umass.edu
- Luisbrudna. (2012 m. Spalio 8 d.). Sidabro chloridas (AgCl). . Gauta 2018 m. Balandžio 18 d. Iš: commons.wikimedia.org
- Whittenas, Davisas, Peckas ir Stanley. Chemija. (8-asis leidimas). CENGAGE mokymasis, p. 150, 153, 776–786.