Nerbörd är skapandet av ett fast material från en lösning. Inledningsvis sker reaktionen i flytande tillstånd, varefter en viss substans bildas, som kallas "fällningen". Den kemiska komponenten som orsakar dess bildning har en sådan vetenskaplig term som "precipitator". Utan tillräckligt med gravitation (sedimentering) för att föra samman de hårda partiklarna förblir sedimentet i suspension.
Efter sedimentering, speciellt när man använder en kompakt centrifug, kan sedimenteringen kallas "granulat". Den kan användas som medium. Vätskan som blir kvar ovanför det fasta ämnet utan utfällning kallas "supernatanten". Nederbörd är pulver som erhålls från kvarvarande stenar. De har också historiskt varit kända som "blommor". När det fasta ämnet uppträder i form av kemiskt behandlade cellulosafibrer kallas denna process ofta för regenerering.
Elementlöslighet
Ibland indikerar bildandet av en fällning förekomsten av en kemisk reaktion. Om enutfällning från lösningar av silvernitrat hälls i en vätska av natriumklorid, sedan sker kemisk reflektion med bildandet av en vit fällning från ädelmetallen. När flytande kaliumjodid reagerar med bly(II)nitrat bildas en gul fällning av bly(II)jodid.
Utfällning kan inträffa om koncentrationen av en förening överstiger dess löslighet (till exempel när man blandar olika komponenter eller ändrar deras temperatur). Fullständig utfällning kan bara ske snabbt från en övermättad lösning.
I fasta ämnen sker en process när koncentrationen av en produkt är över löslighetsgränsen i en annan värdkropp. Till exempel, på grund av snabb kylning eller jonimplantation, är temperaturen tillräckligt hög för att diffusion kan leda till separation av ämnen och bildning av en fällning. Total fast tillståndsavsättning används vanligtvis för syntes av nanokluster.
Flytande övermättnad
Ett viktigt steg i nederbördsprocessen är början på kärnbildning. Skapandet av en hypotetisk fast partikel involverar bildandet av ett gränssnitt, vilket naturligtvis kräver viss energi baserat på den relativa ytrörelsen hos både det fasta ämnet och lösningen. Om en lämplig kärnbildningsstruktur inte är tillgänglig uppstår övermättnad.
Ett exempel på utfällning: koppar från en tråd som förskjuts av silver till en lösning av metallnitrat, i vilken den doppas. Naturligtvis faller det fasta materialet ut efter dessa experiment. Utfällningsreaktioner kan användas för att framställa pigment. Och även att ta borts alter från vatten under dess bearbetning och i klassisk kvalitativ oorganisk analys. Så här deponeras koppar.
Porfyrinkristaller
Utfällning är också användbar vid isolering av reaktionsprodukter när bearbetning sker. Helst är dessa ämnen olösliga i reaktionskomponenten.
Den fasta substansen faller ut när den bildas, och skapar helst rena kristaller. Ett exempel på detta är syntesen av porfyriner i kokande propionsyra. När reaktionsblandningen kyls till rumstemperatur faller kristallerna av denna komponent till botten av kärlet.
Utfällning kan också ske när ett antilösningsmedel tillsätts, vilket drastiskt minskar den absoluta vattenh alten i den önskade produkten. Det fasta ämnet kan sedan enkelt separeras genom filtrering, dekantering eller centrifugering. Ett exempel är syntesen av kromkloridtetrafenylporfyrin: vatten tillsätts till DMF-reaktionslösningen och produkten fälls ut. Utfällning är också användbar vid rening av alla komponenter: den råa bdim-cl sönderdelas fullständigt i acetonitril och kastas i etylacetat, där den fälls ut. En annan viktig användning av antilösningsmedel är etanolutfällning från DNA.
Inom metallurgi är fast lösningsutfällning också ett användbart sätt att härda legeringar. Denna sönderfallsprocess är känd som härdning av den fasta komponenten.
Representation med kemiska ekvationer
Exempel på utfällningsreaktion: vattenh altigt silvernitrat (AgNO 3)tillsatt till en lösning innehållande kaliumklorid (KCl), observeras nedbrytning av ett vitt fast ämne, men redan silver (AgCl).
Han bildade i sin tur en stålkomponent, som observeras som en fällning.
Denna utfällningsreaktion kan skrivas med betoning på de dissocierade molekylerna i den kombinerade lösningen. Detta kallas joniska ekvationen.
Det sista sättet att skapa en sådan reaktion kallas ren bindning.
Nerbörd av olika färger
Gröna och rödbruna fläckar på ett kalkstensprov motsvarar fasta ämnen av Fe 2+ och Fe 3+ oxider och hydroxider.
Många föreningar som innehåller metalljoner producerar fällningar med distinkta färger. Nedan är typiska nyanser för olika metallbeläggningar. Men många av dessa föreningar kan ge färger som skiljer sig mycket från de som anges.
Andra föreningar bildar vanligtvis vita fällningar.
Anjon- och katjonanalys
Nerbörd är användbart för att detektera typen av katjon i s altet. För att göra detta reagerar alkalin först med en okänd komponent för att bilda ett fast ämne. Detta är utfällningen av hydroxiden av ett givet s alt. För att identifiera katjonen, notera färgen på fällningen och dess löslighet i överskott. Liknande processer används ofta i följd - till exempel kommer en blandning av bariumnitrat att reagera med sulfatjoner för att bilda en fast fällning av bariumsulfat, vilket indikerar sannolikheten att de andra ämnena finns i överflöd.
Matsmältningsprocess
Åldring av en fällning inträffar när en nybildad komponent finns kvar i lösningen från vilken den fälls ut, vanligtvis vid en högre temperatur. Detta resulterar i renare och grövre partikelavlagringar. Den fysikalisk-kemiska processen som ligger bakom matsmältningen kallas Ostwald-mognad. Här är ett exempel på proteinfällning.
Denna reaktion inträffar när katjoner och anjoner i en hydrofytlösning kombineras för att bilda en olöslig, heteropolär fast substans som kallas fällning. Huruvida en sådan reaktion äger rum eller inte kan fastställas genom att tillämpa principerna för vattenh alt på allmänna molekylära fasta ämnen. Eftersom inte alla vattenh altiga reaktioner bildar fällningar är det nödvändigt att bekanta dig med löslighetsreglerna innan man bestämmer produkternas tillstånd och skriver den övergripande joniska ekvationen. Att kunna förutsäga dessa reaktioner gör det möjligt för forskare att avgöra vilka joner som finns i en lösning. Det hjälper också industrianläggningar att bilda kemikalier genom att extrahera komponenter från dessa reaktioner.
Egenskaper för olika nederbörd
De är olösliga joniska reaktionsfastämnen som bildas när vissa katjoner och anjoner kombineras i vattenlösning. Bestämningsfaktorerna för slambildning kan variera. Vissa reaktioner är temperaturberoende, såsom lösningarna som används för buffertar, medan andra endast är relaterade till lösningens koncentration. Fasta ämnen som bildas i utfällningsreaktioner är kristallina komponenter ochkan suspenderas i hela vätskan eller falla till botten av lösningen. Det återstående vattnet kallas supernatant. De två konsistenselementen (fällning och supernatant) kan separeras med olika metoder, såsom filtrering, ultracentrifugering eller dekantering.
Interaktion av nederbörd och dubbel ersättning
Att tillämpa löslighetens lagar kräver förståelse för hur joner reagerar. De flesta av nederbördsinteraktionerna är en enkel eller dubbel förskjutningsprocess. Det första alternativet uppstår när två joniska reaktanter dissocierar och binder till motsvarande anjon eller katjon av ett annat ämne. Molekyler ersätter varandra baserat på deras laddningar som antingen en katjon eller en anjon. Detta kan ses som att "byta partner". Det vill säga att var och en av de två reagensen "förlorar" sin följeslagare och bildar en bindning med den andra, till exempel sker kemisk utfällning med vätesulfid.
Den dubbla ersättningsreaktionen klassificeras specifikt som en stelningsprocess när den kemiska ekvationen i fråga inträffar i en vattenlösning och en av de resulterande produkterna är olöslig. Ett exempel på en sådan process visas nedan.
Båda reagensen är vattenh altiga och en produkt är fast. Eftersom alla komponenterna är joniska och flytande dissocierar de och kan därför helt lösas upp i varandra. Det finns dock sex principer för vattnighet som används för att förutsäga vilka molekyler som är olösliga när de avsätts i vatten. Dessa joner bildar tot alt en fast fällningblandningar.
Löslighetsregler, avräkningsränta
Är nederbördsreaktionen dikterad av regeln om vattenh alt i ämnen? Faktum är att alla dessa lagar och gissningar ger riktlinjer som berättar vilka joner som bildar fasta ämnen och vilka som förblir i sin ursprungliga molekylform i vattenlösning. Reglerna måste följas uppifrån och ned. Detta betyder att om något är oavgörbart (eller avgörbart) redan på grund av det första postulatet, har det företräde framför följande högre numrerade indikationer.
Bromider, klorider och jodider är lösliga.
S alter som innehåller utfällning av silver, bly och kvicksilver kan inte blandas helt.
Om reglerna säger att en molekyl är löslig, så förblir den i vattenform. Men om komponenten är oblandbar i enlighet med lagarna och postulaten som beskrivs ovan, bildar den en fast substans med ett föremål eller vätska från ett annat reagens. Om det visas att alla joner i någon reaktion är lösliga, sker inte utfällningsprocessen.
Rena joniska ekvationer
För att förstå definitionen av detta begrepp är det nödvändigt att komma ihåg lagen för den dubbla ersättningsreaktionen, som gavs ovan. Eftersom denna speciella blandning är en utfällningsmetod kan materiatillstånd tilldelas varje variabelpar.
Det första steget för att skriva en ren jonisk ekvation är att separera de lösliga (vattenh altiga) reaktanterna och produkterna i sina respektivekatjoner och anjoner. Fällningar löser sig inte i vatten, så ingen fast substans bör separera. Den resulterande regeln ser ut så här.
I ekvationen ovan finns A+- och D-jonerna på båda sidor av formeln. De kallas också åskådarmolekyler eftersom de förblir desamma under hela reaktionen. För det är de som går igenom ekvationen oförändrade. Det vill säga, de kan uteslutas för att visa formeln för en felfri molekyl.
Den rena joniska ekvationen visar bara utfällningsreaktionen. Och nätverkets molekylformel måste nödvändigtvis balanseras på båda sidor, inte bara ur elementens atomers synvinkel, utan också om vi betraktar dem från sidan av den elektriska laddningen. Utfällningsreaktioner representeras vanligtvis uteslutande av joniska ekvationer. Om alla produkter är vattenh altiga kan den rena molekylformeln inte skrivas. Och detta händer eftersom alla joner är uteslutna som produkter från tittaren. Därför sker ingen utfällningsreaktion naturligt.
Applikationer och exempel
Nedbördsreaktioner är användbara för att avgöra om rätt grundämne finns i en lösning. Om en fällning bildas, till exempel när en kemikalie reagerar med bly, kan förekomsten av denna komponent i vattentäkter kontrolleras genom att tillsätta kemikalien och övervaka bildningen av fällningen. Dessutom kan sedimentationsreflektion användas för att utvinna element som magnesium från marintvatten. Utfällningsreaktioner förekommer även hos människor mellan antikroppar och antigener. Men miljön där detta inträffar studeras fortfarande av forskare runt om i världen.
Första exemplet
Det är nödvändigt att slutföra den dubbla ersättningsreaktionen och sedan reducera den till en ren jonekvation.
För det första är det nödvändigt att förutsäga slutprodukterna av denna reaktion med hjälp av kunskap om dubbelersättningsprocessen. För att göra detta, kom ihåg att katjoner och anjoner "byter partner".
För det andra är det värt att separera reagenserna i deras fullfjädrade jonformer, eftersom de finns i en vattenlösning. Och glöm inte att balansera både den elektriska laddningen och det totala antalet atomer.
Slutligen måste du inkludera alla åskådarjoner (samma molekyler som förekommer på båda sidor av formeln som inte har ändrats). I det här fallet handlar det om ämnen som natrium och klor. Den slutliga joniska ekvationen ser ut så här.
Det är också nödvändigt att slutföra den dubbla ersättningsreaktionen, och sedan återigen, se till att reducera den till den rena jonekvationen.
Allmän problemlösning
De förutspådda produkterna av denna reaktion är CoSO4 och NCL från löslighetsreglerna, COSO4 bryts ner fullständigt eftersom punkt 4 anger att sulfater (SO2–4) inte sedimenterar i vatten. På samma sätt måste man finna att NCL-komponenten är avgörbar på basis av postulat 1 och 3 (endast den första passagen kan citeras som ett bevis). Efter balansering har den resulterande ekvationen följande form.
För nästa steg är det värt att separera alla komponenter i deras joniska former, eftersom de kommer att finnas i en vattenlösning. Och även för att balansera laddningen och atomerna. Ta sedan bort alla åskådarjoner (de som visas som komponenter på båda sidor av ekvationen).
Ingen nederbördsreaktion
Det här specifika exemplet är viktigt eftersom alla reaktanter och produkter är vattenh altiga, vilket betyder att de är uteslutna från den rena joniska ekvationen. Det finns ingen fast fällning. Därför sker ingen utfällningsreaktion.
Det är nödvändigt att skriva den övergripande joniska ekvationen för potentiella dubbla förskjutningsreaktioner. Se till att inkludera materiens tillstånd i lösningen, detta hjälper till att uppnå balans i den övergripande formeln.
Solutions
1. Oavsett det fysiska tillståndet är produkterna från denna reaktion Fe(OH)3 och NO3. Löslighetsreglerna förutspår att NO3 helt bryts ner i en vätska, eftersom alla nitrater gör det (detta bevisar den andra punkten). Fe(OH)3 är dock olösligt eftersom utfällningen av hydroxidjoner alltid har denna form (som bevis kan det sjätte postulatet ges) och Fe är inte en av katjonerna, vilket leder till att komponenten utesluts. Efter dissociation ser ekvationen ut så här:
2. Som ett resultat av den dubbla ersättningsreaktionen är produkterna Al, CL3 och Ba, SO4, AlCL3 är lösligt eftersom det innehåller klorid (regel 3). B a S O4 sönderfaller dock inte i en vätska, eftersom komponenten innehåller sulfat. Men B 2 +-jonen gör den också olöslig, eftersom den är deten av katjonerna som orsakar ett undantag från den fjärde regeln.
Så här ser den slutliga ekvationen ut efter balansering. Och när åskådarjonerna tas bort erhålls följande nätverksformel.
3. Från den dubbla ersättningsreaktionen bildas HNO3-produkter såväl som ZnI2. Enligt reglerna bryts HNO3 ner eftersom det innehåller nitrat (andra postulatet). Och Zn I2 är också lösligt eftersom jodider är samma (punkt 3). Detta betyder att båda produkterna är vattenh altiga (det vill säga de dissocierar i vilken vätska som helst) och därför sker ingen utfällningsreaktion.
4. Produkterna av denna dubbelsubstitutionsreflektion är Ca3(PO4)2 och NCL. Regel 1 säger att NCL är lösligt, och enligt det sjätte postulatet bryts inte C a3(PO4)2 ner.
Så här kommer joniska ekvationen att se ut när reaktionen är klar. Och efter eliminering av nederbörd erhålls denna formel.
5. Den första produkten av denna reaktion, PbSO4, är löslig enligt den fjärde regeln eftersom den är sulfat. Den andra produkten KNO3 sönderdelas också i vätska eftersom den innehåller nitrat (andra postulatet). Därför sker ingen utfällningsreaktion.
Kemisk process
Denna åtgärd att separera ett fast ämne under utfällning från lösningar sker antingen genom att komponenten omvandlas till en icke-sönderfallande form, eller genom att vätskans sammansättning ändras så attminska kvaliteten på föremålet i den. Skillnaden mellan utfällning och kristallisation ligger till stor del i huruvida tyngdpunkten ligger på processen genom vilken lösligheten reduceras, eller varigenom strukturen hos det fasta ämnet blir organiserad.
I vissa fall kan selektiv utfällning användas för att ta bort brus från blandningen. Ett kemiskt reagens tillsätts till lösningen och det reagerar selektivt med interferens för att bilda en fällning. Den kan sedan separeras fysiskt från blandningen.
Utfällningar används ofta för att avlägsna metalljoner från vattenlösningar: silverjoner som finns i en flytande s altkomponent som silvernitrat, som fälls ut genom tillsats av klormolekyler, förutsatt att till exempel natrium används. Jonerna i den första komponenten och den andra kombineras för att bilda silverklorid, en förening som är olöslig i vatten. På liknande sätt omvandlas bariummolekyler när kalcium fälls ut av oxalat. Schema har utvecklats för analys av blandningar av metalljoner genom sekventiell applicering av reagens som fäller ut specifika ämnen eller deras associerade grupper.
I många fall kan vilket villkor som helst väljas där ämnet fälls ut i en mycket ren och lätt separerbar form. Att isolera sådana fällningar och bestämma deras massa är noggranna metoder för fällning, att hitta mängden olika föreningar.
När man försöker separera ett fast ämne från en lösning som innehåller flera komponenter, inkorporeras ofta oönskade beståndsdelar i kristallerna, vilket minskar derasrenhet och försämrar analysens noggrannhet. Sådan kontaminering kan reduceras genom att arbeta med utspädda lösningar och långsamt tillsätta fällningsmedlet. En effektiv teknik kallas homogen utfällning, där den syntetiseras i lösning snarare än tillsätts mekaniskt. I svåra fall kan det vara nödvändigt att isolera den förorenade fällningen, återupplösa den och även fälla ut. De flesta av de störande ämnena tas bort i den ursprungliga komponenten, och det andra försöket utförs i deras frånvaro.
Dessutom ges namnet på reaktionen av den fasta komponenten, som bildas som ett resultat av utfällningsreaktionen.
För att påverka nedbrytningen av ämnen i en förening behövs en fällning för att bilda en olöslig förening, antingen skapad genom växelverkan mellan två s alter eller en förändring i temperatur.
Denna utfällning av joner kan tyda på att en kemisk reaktion har ägt rum, men det kan också hända om koncentrationen av det lösta ämnet överstiger dess andel av tot alt sönderfall. En handling föregår en händelse som kallas kärnbildning. När små olösliga partiklar aggregerar med varandra eller bildar en övre gränsyta med en yta såsom en behållarvägg eller en frökristall.
Nyckelfynd: Nederbörd i kemi
I den här vetenskapen är denna komponent både ett verb och ett substantiv. Utfällning är bildningen av någon olöslig förening, antingen genom att reducera den fullständiga sönderdelningen av kombinationen, eller genom växelverkan mellan två s altkomponenter.
The solid uppträderviktig funktion. Eftersom det bildas som ett resultat av fällningsreaktionen och kallas en fällning. Det fasta ämnet används för att rena, avlägsna eller extrahera s alter. Och även för tillverkning av pigment och identifiering av ämnen i kvalitativ analys.
Nerbörd kontra nederbörd, konceptuell ram
Terminologi kan vara lite förvirrande. Så här fungerar det: Bildandet av ett fast ämne från en lösning kallas en fällning. Och den kemiska komponenten som väcker hård nedbrytning i flytande tillstånd kallas ett utfällningsmedel. Om partikelstorleken för den olösliga föreningen är mycket liten, eller om tyngdkraften inte är tillräcklig för att dra den kristallina komponenten till botten av behållaren, kan fällningen fördelas jämnt genom vätskan och bilda en uppslamning. Sedimentering hänvisar till varje procedur som separerar sediment från den vattenh altiga delen av en lösning, som kallas supernatanten. En vanlig sedimenteringsmetod är centrifugering. När väl fällningen har tagits bort kan det resulterande pulvret kallas en "blomma".
Ännu ett exempel på obligationsbildning
Om man blandar silvernitrat och natriumklorid i vatten kommer silverklorid att fällas ut ur lösningen som ett fast ämne. Det vill säga, i det här exemplet är fällningen kolesterol.
När du skriver en kemisk reaktion kan förekomsten av nederbörd indikeras av följande vetenskapliga formel med en nedåtpil.
Using precipitation
Dessa komponenter kan användas för att identifiera en katjon eller anjon i ett s alt som en del av en kvalitativ analys. Övergångsmetaller är kända för att bilda olika fällningsfärger beroende på deras elementära identitet och oxidationstillstånd. Utfällningsreaktioner används främst för att avlägsna s alter från vatten. Och även för val av produkter och för beredning av pigment. Under kontrollerade förhållanden ger utfällningsreaktionen rena utfällningskristaller. Inom metallurgi används de för att härda legeringar.
Hur man återvinner sediment
Det finns flera nederbördsmetoder som används för att extrahera det fasta ämnet:
- Filtrering. I denna åtgärd hälls lösningen innehållande fällningen på filtret. Helst förblir det fasta materialet på papperet medan vätskan passerar genom det. Behållaren kan sköljas och hällas över filtret för att underlätta återhämtningen. Det finns alltid en viss förlust, antingen på grund av upplösning i vätska, passerar genom papper, eller på grund av vidhäftning till det ledande materialet.
- Centrifugering: Denna åtgärd snurrar lösningen snabbt. För att tekniken ska fungera måste den fasta fällningen vara tätare än vätskan. Den förtätade komponenten kan erhållas genom att hälla ut allt vatten. Vanligtvis är förlusterna mindre än med filtrering. Centrifugering fungerar bra med små provstorlekar.
- Dekantering: denna åtgärd häller ut vätskeskiktet eller suger ut det ur sedimentet. I vissa fall tillsätts ytterligare lösningsmedel för att separera vattnet från det fasta ämnet. Dekantering kan användas med hela komponenten efter centrifugering.
Åldrande av nederbörd
En process som kallas matsmältning inträffar närdet färska fasta ämnet får stanna kvar i sin lösning. Vanligtvis stiger temperaturen på hela vätskan. Improviserad matsmältning kan producera större partiklar med hög renhet. Processen som leder till detta resultat kallas "Ostwald-mognad".
