Neergeslagen precipitatiereactie en voorbeelden

de neerslaan of chemische neerslag is een proces dat bestaat uit de vorming van een onoplosbare vaste stof uit het mengsel van twee homogene oplossingen. In tegenstelling tot neerslag van regen en sneeuw, in dit soort neerslag "regent het stevig" van het oppervlak van de vloeistof.

In twee homogene oplossingen worden ionen opgelost in water. Wanneer deze in wisselwerking staan ​​met andere ionen (op het moment van mengen), laten hun elektrostatische interacties de groei van een kristal of een gelatineuze vaste stof toe. Vanwege de zwaartekracht komt dit vaste materiaal op de bodem van het glas terecht.

De neerslag wordt bepaald door een ionisch evenwicht, dat afhankelijk is van vele variabelen: van de concentratie en aard van de tussenliggende soort tot de temperatuur van het water en de toegestane contacttijd van de vaste stof met het water.

Bovendien zijn niet alle ionen in staat om dit evenwicht te vestigen, of wat hetzelfde is, niet alle kunnen de oplossing in zeer lage concentraties verzadigen. Voor het precipiteren van het NaCl is het bijvoorbeeld noodzakelijk om het water te verdampen of meer zout toe te voegen.

Een verzadigde oplossing betekent dat het niet meer meer solide kan oplossen, dus het precipiteert. Het is om deze reden dat neerslag ook een duidelijk signaal is dat de oplossing verzadigd is.

index

• 1 Neerslagreactie
  • 1.1 Neerslagvorming
• 2 Oplosbaarheidsproduct
• 3 voorbeelden
• 4 Referenties

Neerslagreactie

Overwegend een oplossing met opgeloste A-ionen en de andere met B-ionen, voorspelt bij het mengen van de chemische vergelijking van de reactie:

Een⁺(ac) + B^-(Aq) <=> AB (s)

Het is echter "bijna onmogelijk" voor A en B om in eerste instantie alleen te zijn, noodzakelijkerwijs vergezeld van andere ionen met tegenovergestelde ladingen.

In dit geval, A⁺ vormt een oplosbare verbinding met soort C^-, en B^- doet hetzelfde met soort D⁺. Dus de chemische vergelijking voegt nu de nieuwe soort toe:

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

De soort A⁺ verplaatst soorten D⁺ om de solide AB te vormen; op zijn beurt, soort C^- ga naar B^- om de oplosbare vaste DC te vormen.

Dat wil zeggen dat dubbele verplaatsingen optreden (metathesereactie). Dan is de precipitatiereactie een dubbele ionenverplaatsingsreactie.

Voor het voorbeeld in de bovenstaande afbeelding bevat het bekerglas gouden kristallen van lood (II) jodide (PbI).₂), product van de bekende reactie "gouden douche":

Pb (NR₃)₂(ac) + 2KI (aq) => PbI₂(s) + 2KNO₃(Aq)

Volgens de vorige vergelijking, A = Pb²⁺, C^-= NO₃^-, D = K⁺ en B = I^-.

Precipitatievorming

De wanden van de beker vertonen gecondenseerd water als gevolg van intense hitte. Met welk doel wordt het water verwarmd? Om het proces van vorming van PbI-kristallen te vertragen₂ en accentueer het effect van de gouden douche.

Wanneer ik twee anionen tegenkom, I^-, het Pb-kation²⁺ Het vormt een kleine kern van drie ionen, wat niet genoeg is om een ​​kristal te bouwen. Op dezelfde manier verzamelen zich in andere regio's van de oplossing ook andere ionen om kernen te vormen; dit proces staat bekend als nucleatie.

Deze kernen trekken andere ionen aan en groeien zo om colloïdale deeltjes te vormen, die verantwoordelijk zijn voor de gele troebelheid van de oplossing.

Op dezelfde manier werken deze deeltjes samen met anderen om stolsels te veroorzaken, en deze stolsels met anderen, om uiteindelijk het precipitaat te veroorzaken.

Wanneer dit echter gebeurt, ontstaat het neerslag uit het gelatineuze type, waarbij heldere kristallen van sommige kristallen "door de oplossing" "zwerven". Dit komt omdat de kiemvormingssnelheid groter is dan de groei van de kernen.

Aan de andere kant wordt de maximale groei van een kern weerspiegeld in een schitterend kristal. Om dit kristal te garanderen, moet de oplossing enigszins oververzadigd zijn, wat wordt bereikt door de temperatuur voorafgaand aan de precipitatie te verhogen.

Dus als de oplossing afkoelt, hebben de kernen voldoende tijd om te groeien. Omdat bovendien de concentratie van de zouten niet erg hoog is, regelt de temperatuur het nucleatieproces. Bijgevolg profiteren beide variabelen van het uiterlijk van PbI-kristallen₂.

Oplosbaarheidsproduct

De PbI₂ zorgt voor een balans tussen dit en de ionen in oplossing:

bbp₂(S) <=> Pb²⁺(ac) + 2I^-(Aq)

De constante van dit evenwicht wordt de constante van het oplosbaarheidsproduct genoemd, K_ps. De term 'product' verwijst naar de vermenigvuldiging van de concentraties van de ionen waaruit de vaste stof bestaat:

K_ps= [Blz²⁺] [I^-]²

Hier bestaat de vaste stof uit de ionen uitgedrukt in de vergelijking; in deze berekeningen houdt het echter niet rekening met het vaste punt.

Concentraties van Pb-ionen²⁺ en de ionen die ik^- ze zijn gelijk aan de oplosbaarheid van PbI₂. Dat wil zeggen, door de oplosbaarheid van een te bepalen kunnen deze worden berekend die van de andere en de constante K_ps.

Waar zijn de waarden van K voor?_ps voor de weinige verbindingen oplosbaar in water? Het is een maat voor de mate van onoplosbaarheid van de verbinding bij een bepaalde temperatuur (25 ° C). Dus hoe kleiner een K_ps, onoplosbaarder is.

Daarom kan, wanneer deze waarde wordt vergeleken met die van andere verbindingen, voorspeld worden welk paar (bijvoorbeeld AB en DC) het eerst zal neerslaan. In het geval van de hypothetische verbinding DC, is de K_ps het kan zo hoog zijn dat voor precipitatie hogere concentraties D nodig zijn⁺ of C^- in oplossing.

Dit is de sleutel tot wat bekend staat als gefractioneerde neerslag. Ook de K kennen_ps voor een onoplosbaar zout kan de minimale hoeveelheid worden berekend om het in een liter water te doen neerslaan.

In het geval van KNO echter₃ er is geen balans, dus ontbreekt K_ps. In feite is het een zout dat extreem oplosbaar is in water.

Voorbeelden

Neerslagreacties zijn een van de processen die de wereld van chemische reacties verrijken. Enkele aanvullende voorbeelden (naast de gouden regen) zijn:

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

Het bovenste beeld illustreert de vorming van het witte neerslag van zilverchloride. Over het algemeen hebben de meeste zilververbindingen witte kleuren.

BaCl₂(ac) + K₂SW₄(ac) => BaSO₄(s) + 2KCl (ac)

Een wit precipitaat van bariumsulfaat wordt gevormd.

2CuSO₄(ac) + 2NaOH (ac) => Cu₂(OH)₂SW₄(s) + Na₂SW₄(Aq)

Het blauwachtige precipitaat van koper (II) dibasisch sulfaat wordt gevormd.

2AgNO₃(ac) + K₂CrO₄(ac) => Ag₂CrO₄(s) + 2KNO₃(Aq)

Het oranje neerslag van zilverchromaat wordt gevormd.

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

Het witte neerslag van calciumcarbonaat, ook wel kalksteen genoemd, wordt gevormd.

Geloof (NO₃)₃(ac) + 3NaOH (ac) => Fe (OH)₃(s) + 3NaNO₃(Aq)

Tenslotte wordt het oranje neerslag van ijzer (III) hydroxide gevormd. Op deze manier produceren precipitatiereacties elke verbinding.

referenties

1. Day, R., & Underwood, A. Kwantitatieve analytische chemie (vijfde ed.). PEARSON Prentice Hall, p 97-103.
2. Der Kreole. (6 maart 2011). Regen van goud. [Afbeelding]. Opgehaald op 18 april 2018, van: commons.wikimedia.org
3. Anne Marie Helmenstine, Ph.D. (9 april 2017). Precipitatie Reactie Definitie. Opgehaald op 18 april 2018, van: thoughtco.com
4. Le Châtelier's Principle: Precipitation Reactions. Opgehaald op 18 april 2018, vanaf: digipac.ca
5. Prof. Botch. Chemische reacties I: Net ionische vergelijkingen. Opgehaald op 18 april 2018, uit: lecturedemos.chem.umass.edu
6. Luisbrudna. (8 oktober 2012). Zilverchloride (AgCl). [Afbeelding]. Opgehaald op 18 april 2018, van: commons.wikimedia.org
7. Whitten, Davis, Peck & Stanley. Chemie. (8e druk). CENGAGE Learning, p 150, 153, 776-786.