Реакция и примери за утаяване на утаяване



на утайка или химично утаяване е процес, който се състои в образуването на неразтворимо твърдо вещество от сместа от два хомогенни разтвора. За разлика от утаяване на дъжд и сняг, при този вид валежи "вали твърдо" от повърхността на течността.

В два хомогенни разтвора йони се разтварят във вода. Когато те взаимодействат с други йони (по време на смесването), техните електростатични взаимодействия позволяват растежа на кристал или на желатиново твърдо вещество. Благодарение на гравитацията, това твърдо вещество завършва с отлагането на дъното на стъкления материал.

Валежите се регулират от йонно равновесие, което зависи от много променливи: от концентрацията и естеството на намерените видове до температурата на водата и разрешеното време за контакт на твърдото вещество с водата..

Освен това, не всички йони са в състояние да установят това равновесие, или какво е същото, не всички могат да наситят разтвора при много ниски концентрации. Например, за да се утаи NaCl е необходимо да се изпари водата или да се добави повече сол.

Наситеният разтвор означава, че той вече не може да се разтвори по-твърд, така че се утаява. Поради тази причина утаяването също е ясен сигнал, че разтворът е наситен.

индекс

  • 1 Реакция на утаяване
    • 1.1 Образуване на утайка
  • 2 Разтворим продукт
  • 3 Примери
  • 4 Препратки

Реакция на утаяване

Като се има предвид разтвор с разтворени А йони, а другият с В йони, при смесване на химичното уравнение на реакцията се очаква:

А+(ac) + B-(Воден) <=> AB (s)

Обаче, "почти" е невъзможно първоначално А и В да бъдат сами, задължително да се придружават от други йони с противоположни заряди..

В този случай A+ образува разтворимо съединение с видове С-, и В- прави същото с вида D+. По този начин химическото уравнение добавя нови видове:

AC (ac) + DB (променлив ток) <=> AB (s) + DC (ac)

Видът A+ измества вида D+ за образуване на твърдата АВ; от своя страна, видове С- преминете към B- за образуване на разтворимо твърдо вещество DC.

Това означава, че се случват двойни измествания (реакция на метатезата). След това реакцията на утаяване е реакция на двойно изместване на йони.

За примера, показан по-горе, чашата съдържа златни кристали от оловен (II) йодид (PbI).2), продукт на известната реакция "златен душ":

Pb (NO3)2(ac) + 2KI (aq) => PbI2(s) + 2KNO3(Воден)

Съгласно предишното уравнение, A = Pb2+, C-= NO3-, D = K+ и В = I-.

Образуване на утайка

Стените на чашата показват кондензирана вода в резултат на интензивна топлина. С каква цел се нагрява водата? Забавяне на процеса на образуване на PbI кристали2 и подчертават ефекта на златния душ.

При среща с два аниона I-, Pb катион2+ Той образува малко ядро ​​от три йона, което не е достатъчно за изграждане на кристал. По същия начин, в други области на разтвора се събират и други йони да образуват ядра; този процес е известен като нуклеация.

Тези ядра привличат други йони и по този начин се образуват колоидни частици, отговорни за жълтата мътност на разтвора.

По същия начин, тези частици взаимодействат с други хора, за да предизвикат образуването на съсиреци, а тези съсиреци с други, за да предизвикат утаяването.

Въпреки това, когато това се случи, утайката се получава от желатиновия тип, с ярки кристали на някои кристали, които "се скитат" през разтвора. Това е така, защото скоростта на нуклеация е по-голяма от растежа на ядрата.

От друга страна, максималният растеж на ядрото се отразява в брилянтен кристал. За да се гарантира този кристал, разтворът трябва да бъде леко пренаситен, което се постига чрез повишаване на температурата преди утаяване.

По този начин, тъй като разтворът се охлажда, сърцевините имат достатъчно време да растат. Освен това, тъй като концентрацията на солите не е много висока, температурата контролира процеса на нуклеация. Следователно и двете променливи допринасят за появата на кристали PbI2.

Разтворим продукт

PbI2 установява баланс между това и йоните в разтвора:

БВП2(S) <=> Pb2+(ac) + 2I-(Воден)

Константата на това равновесие се нарича константа на продукта на разтворимост, Кк.с.. Терминът "продукт" се отнася до умножаване на концентрациите на йони, които образуват твърдото вещество:

Kк.с.= [Pb2+[I-]2

Тук твърдото вещество е съставено от йони, изразени в уравнението; въпреки това, той не разглежда твърдото в тези изчисления.

Концентрации на Pb йони2+ и йони I- те са равни на разтворимостта на PbI2. Това означава, че чрез определяне на разтворимостта на едното може да се изчисли това на другото и на константата Кк.с..

Какви са стойностите на К за?к.с. за малкото разтворими във вода съединения? Това е мярка за степента на неразтворимост на съединението при определена температура (25 ° С). Така, колкото по-малък е Ак.с., е по-неразтворим.

Следователно, когато тази стойност се сравнява с тази на други съединения, може да се предвиди коя двойка (например AB и DC) ще се утаи първо. В случая на хипотетичното съединение DC, неговият Kк.с. тя може да бъде толкова висока, че да се утаи тя се нуждае от по-високи концентрации на D+ или С- в разтвор.

Това е ключът към това, което е известно като фракционирано утаяване. Също така, знаейки Кк.с. за неразтворима сол, минималното количество може да бъде изчислено, за да се утаи в литър вода.

Въпреки това, в случая с KNO3 няма такъв баланс, така че няма Kк.с.. Всъщност това е сол, която е изключително разтворима във вода.

Примери

Реакциите на утаяване са един от процесите, които обогатяват света на химичните реакции. Допълнителни примери (освен златния дъжд) са:

сребърен нитрат3(ac) + NaCl (ac) => AgCl (s) + NaNO3(Воден)

Горното изображение илюстрира образуването на бялата утайка от сребърен хлорид. По принцип повечето сребърни съединения имат бели цветове.

ВаСЬ2(ac) + K2SW4(ac) => BaSO4+ s + 2KCl (ac)

Образува се бяла утайка от бариев сулфат.

2CuSO4(ac) + 2NaOH (ac) => Cu2(ОН)2SW4(s) + Na2SW4(Воден)

Образува се синкавата утайка от меден (II) двуосновен сулфат.

2AgNO3(ac) + K2СгОз4(ac) => Ag2СгОз4(s) + 2KNO3(Воден)

Образува се оранжева утайка от сребърен хромат.

калциев хлорид2(ac) + Na2CO3(ac) => CaCO3s) + 2NaCl (ac)

Образува се бяла утайка от калциев карбонат, известен още като варовик.

Вяра (НЕ3)3(ac) + 3NaOH (ac) => Fe (OH)3(s) + 3NaNO3(Воден)

Накрая се образува оранжевата утайка от железен (III) хидроксид. По този начин реакциите на утаяване произвеждат всяко съединение.

препратки

  1. Day, R., & Underwood, A. Количествена аналитична химия (пето издание). PEARSON Prentice Hall, стр. 97-103.
  2. Der Kreole. (6 март 2011 г.). Златен дъжд. [Фигура]. Възстановен на 18 април 2018 г. от: commons.wikimedia.org
  3. Anne Marie Helmenstine, Ph.D. (9 април 2017 г.). Определение на реакцията на валежите. Възстановен на 18 април 2018 г. от: thoughtco.com
  4. Принцип на Шателие: Реакции на валежите. Възстановен на 18 април 2018 г. от: digipac.ca
  5. Проф. Botch. Химични реакции I: Нетни йонни уравнения. Възстановен на 18 април 2018 г. от: lecturedemos.chem.umass.edu
  6. Luisbrudna. (8 октомври 2012 г.). Сребърен хлорид (AgCl). [Фигура]. Възстановен на 18 април 2018 г. от: commons.wikimedia.org
  7. Уитън, Дейвис, Пек и Стенли. Химия. (8-мо изд.). CENGAGE Learning, стр. 150, 153, 776-786.