Осадження-це... Опис процесу, швидкість, особливості

Осадження - це створення твердої речовини з розчину. Спочатку реакція відбувається в рідкому стані, після чого утворюється якась субстанція, яка і називається «осадом». Хімічний компонент, що викликає його утворення, має такий науковий термін, як " осаджувач». Без достатньої сили тяжіння (відстоювання), щоб звести жорсткі частинки разом, осад залишається в суспензії.

Після осадження, особливо при використанні центрифуги для пресування в компактну масу, осад можна назвати " гранулою». Він може бути використаний в якості середовища. Залишилася над твердою речовиною рідина без опадів називається " супернатант». Осадження-це порошки, отримані із залишкових порід. Вони також історично були відомі як " квіти». Коли тверда речовина з`являється у вигляді целюлозних волокон, які пройшли хімічну обробку, процес часто називають регенерацією.

Розчинність елемента

Іноді утворення осаду вказує на виникнення будь-якої хімічної реакції. Якщо осадження з розчинів нітрату срібла виливають в рідину хлориду натрію, то відбувається хімічна рефлексія з утворенням білого осаду з дорогоцінного металу. Коли ж рідкий йодид калію реагує з речовиною нітрату свинцю (II), утворюється жовтий осад йодиду свинцю (II).

Осадження може статися, якщо концентрація сполуки перевищує її розчинність (наприклад, при змішуванні різних компонентів або зміні їх температури). Повне осадження може відбуватися швидко тільки з пересиченого розчину.

У твердих речовинах процес відбувається, якщо концентрація одного продукту перевищує межу розчинності в іншому організмі-хазяїні. Наприклад, через швидке охолодження або іонну імплантацію температура досить висока, щоб дифузія могла призвести до поділу речовин і утворення осаду. Повне осадження в твердих тілах зазвичай використовується для синтезу нанокластерів.

Перенасичення рідини

Важливий етап процесу осадження-це початок зародження. Створення гіпотетичної твердої частинки передбачає формування інтерфейсу, який, звичайно, вимагає певної енергії на основі відносного поверхневого руху як твердого тіла, так і розчину. Якщо відповідна структура зародження недоступна, відбувається перенасичення.

Приклад осадження: мідь з дроту, яка витісняється сріблом в розчин нітрату металу, в який вона і занурюється. Звичайно ж, після даних експериментів твердий матеріал випадає в осад. Реакції осадження можуть бути використані для отримання пігментів. А також для видалення солей з води при її обробці і в класичному якісному неорганічному аналізі. Саме так відбувається осадження міді.

Кристали порфірину

Опади також корисні під час виділення продуктів реакції, коли відбувається обробка. В ідеалі дані речовини нерозчинні в реакційному компоненті.

Таким чином тверда речовина випадає в осад у міру його утворення, переважно створюючи чисті кристали. Прикладом цього є синтез порфіринів у киплячій пропіоновій кислоті. При охолодженні реакційної суміші до кімнатної температури кристали цього компонента випадають на дно посудини.

Осадження опадів також може відбуватися при додаванні антирастворителя, що різко знижує абсолютну водність бажаного продукту. Після цього тверду речовину можна легко відокремити фільтрацією, декантуванням або центрифугуванням. Прикладом може служити синтез хлориду хрому тетрафенілпорфірину: вода додається до реакційного розчину ДМФА, і продукт осідає. Осадження також корисно при очищенні всіх компонентів: неочищений bdim-cl повністю розпадається в ацетонітрилі і скидається в етилацетат, де він осідає. Ще одним важливим застосуванням антирастворителя є осадження етаноломіз ДНК.

У металургії осадження твердого розчину також є корисним способом зміцнення сплавів. Цей процес розпаду відомий як зміцнення твердого компонента.

Представлення з використанням хімічних рівнянь

Приклад реакції осадження: Водний нітрат срібла (AgNO 3) додають до розчину, що містить хлорид калію (KCl) , спостерігається розпад білої твердої речовини, але вже срібла (AgCl).

Він, в свою чергу, утворив сталевий компонент, який спостерігається у вигляді осаду.

Ця реакція осадження може бути записана з акцентом на дисоційовані молекули в об`єднаному розчині. Це називається іонний рівнянням.

Останній спосіб створення такої реакції відомий як чистий зв`язок.

Опади різних кольорів

Зелені та червонувато-коричневі плями на зразку вапнякового ядра відповідають твердим речовинам оксидів та гідроксидів Fe 2 + та Fe 3+.

Багато сполук, що містять металеві іони, виробляють осади з відмінними кольорами. Нижче наведені типові відтінки для різних осаджень металів. Однак багато з цих сполук можуть давати кольори, які сильно відрізняються від перерахованих.

Інші об`єднання зазвичай утворюють білі опади.

Аніонний та катіонний аналіз

Утворення осаду корисно при виявленні типу катіона в солі. Для цього луг спочатку реагує з невідомим компонентом, утворюючи тверду речовину. Це осадження гідроксиду даної солі. Для ідентифікації катіона відзначають колір осаду і його розчинність в надлишку. Подібні процеси часто використовуються в послідовності-наприклад, суміш нітрату барію буде реагувати з сульфат-іонами з утворенням твердого осаду сульфату барію, що вказує на ймовірність того, що другі речовини присутні в достатку.

Процес травлення

Старіння осаду відбувається, коли в розчині, з якого він випадає, залишається тільки що утворився компонент, зазвичай при більш високій температурі. Це призводить до більш чистих і великих опадів частинок. Фізико-хімічний процес, що лежить в основі травлення, називається дозріванням по Оствальду. Тут можна навести як приклад осадження білків.

Дана реакції відбуваються, коли катіони і аніони в гідрофітному розчині з`єднуються з утворенням нерозчинного гетерополярного твердого елемента, іменованого осадом. Чи відбувається подібна реакція або відсутня, можливо встановити, застосовуючи принципи водності для загальних молекулярних твердих речовин. Оскільки не всі водні реакції утворюють опади, необхідно ознайомитися з правилами розчинності, перш ніж визначати стан продуктів і писати сумарне іонне рівняння. Можливість прогнозувати ці реакції дозволяє вченим визначити, які іони присутні в розчині. А також це допомагає промислове підприємство утворювати хімічні речовини шляхом вилучення компонентів з цих реакцій.

Властивості різних опадів

Вони являють собою нерозчинні іонні тверді продукти реакції, що утворюються при об`єднанні певних катіонів і аніонів у водному розчині. Визначальні фактори утворення осаду можуть варіюватися. Деякі реакції залежать від температури, наприклад, розчини, що використовуються для буферів, тоді як інші мають зв`язок лише з концентрацією розчину. Тверді речовини, що утворюються в реакціях осадження, є кристалічними компонентами і можуть бути суспензовані у всій рідині або впасти на дно розчину. Залишилася вода називається надосадочной. Два елементи консистенції (осад і супернатант) можуть бути розподілені різними методами, такими як фільтрування, ультрацентрифугування або зціджування.

Взаємодія осадження та подвійної заміни

Застосування законів розчинності вимагає представлення того, як реагують іони. Більшість взаємодій осадження - це процес одноразового заміщення або подвійного. Перший варіант відбувається тоді, коли два іонних реагенту дисоціюють і зв`язуються з відповідним аніоном або катіоном іншої речовини. Молекули замінюють один одного на основі своїх зарядів у вигляді катіона або аніона. Це можна розглядати як " перемикання партнерів». Тобто кожен з двох реагентів "втрачає" свого компаньйона і утворює зв`язок з іншим, так, наприклад, відбувається хімічне осадження сірководнем.

Реакція подвійної заміни конкретно класифікується як процес затвердіння, коли хімічне рівняння, про яке йде мова, виникає у водному розчині, і один із утворених продуктів є нерозчинним. Приклад такого процесу наведено нижче.

Обидва реагенти є водними і один продукт-твердим. Оскільки всі компоненти іонні та рідкі, вони дисоціюють і тому можуть повністю розчинятися один в одному. Однак існує шість принципів водності, які використовуються для прогнозування того, які молекули нерозчинні при осадженні у воді. Ці іони утворюють твердий осад у загальній суміші.

Правила розчинності, швидкість осадження

Чи є реакція утворення осаду диктується правилом водності речовин? Насправді всі ці закони та здогадки надають вказівки, які повідомляють, які іони утворюють тверді речовини, а які залишаються у своїй первісній молекулярній формі у водному розчині. Правила повинні дотримуватися зверху вниз. Це означає, що якщо щось нерозв`язне (або вирішене) через вже перший постулат, воно має перевагу над наступними вказівками з вищим порядковим номером.

Броміди, хлориди та йодиди розчинні.

Солі, що містять осадження срібла, свинцю і ртуті, неможливо змішати повністю.

Якщо в правилах зазначено, що молекула розчинна, то вона залишається у водній формі. Але якщо компонент є незмішуваним відповідно до законів і постулатів, описаних вище, то він утворює тверду речовину з предметом або рідиною з іншого реагенту. Якщо показано, що всі іони в будь-якої реакції розчинні, то процес осадження не відбувається.

Чисті іонні рівняння

Щоб зрозуміти визначення даного поняття, необхідно згадати закон для реакції подвійної заміни, який був наведений вище. Оскільки ця конкретна суміш є методом осадження, стани речовини можуть бути призначені для кожної змінної пари.

Першим кроком до написання чистого іонного рівняння є розділення розчинних (водних) реагентів та продуктів на їх відповідні катіони та аніони. Опади не розчиняються у воді, тому тверда речовина не повинна відокремлюватися. Отримане правило виглядає наступним чином.

У наведеному вище рівнянні іони a + і D-присутні з обох сторін формули. Їх ще називають молекулами-глядачами, оскільки вони залишаються незмінними протягом усієї реакції. Оскільки саме вони проходять через рівняння без змін. Тобто їх можна виключити, щоб показати формулу бездоганної молекули.

Чисте іонне рівняння показує лише реакцію осадження. А Мережева Молекулярна формула повинна бути обов`язково збалансована з обох сторін не тільки з точки зору атомів елементів, але і якщо розглядати їх з боку електричного заряду. Реакції опадів зазвичай представлені виключно іонними рівняннями. Якщо всі продукти є водними, чиста Молекулярна формула не може бути записана. А відбувається це тому, що всі іони виключені як продукти глядача. Тому ніякої реакції осадження, природно, не відбувається.

Додатки та приклади

Реакції осадження корисні при визначенні того, чи присутній той самий необхідний елемент в розчині. Якщо осад утворюється, наприклад, коли хімічна речовина реагує зі свинцем, наявність цього компонента у водних джерелах може бути перевірена додаванням хімічної речовини та контролем утворення осаду. Крім того, рефлексія осадження може бути використана для вилучення елементів, таких як магній, з морської води. Реакції опадів навіть відбуваються в організмі людини між антитілами і антигенами. Однак середовище, в якому це трапляється, все ще вивчається вченими з усього світу.

Перший приклад

Необхідно завершити реакцію подвійної заміни, а потім звести її до рівняння чистого іона.

По-перше, необхідно передбачити кінцеві продукти цієї реакції, використовуючи знання про процес подвійної заміни. Для цього потрібно пам`ятати, що катіони і аніони " перемикають партнерів».

По-друге, варто розділити реагенти на їх повноцінні іонні форми, оскільки вони існують у водному розчині. І також не варто забувати збалансувати як електричний заряд, так і загальна кількість атомів.

Нарешті, потрібно включити всі іони глядача (ті самі молекули, які зустрічаються по обидва боки формули, які не змінилися). В даному випадку це такі речовини, як натрій і хлор. Кінцеве іонне рівняння виглядає так.

Необхідно також завершити реакцію подвійної заміни, а потім знову ж обов`язково звести її до рівняння чистого іона.

Загальне рішення задач

Прогнозованими продуктами цієї реакції є CoSO4 та NCL з правил розчинності, COSO4 повністю розпадається, оскільки пункт 4 говорить, що сульфати (SO2-4) не осідають у воді. Точно так же потрібно виявити, що компонент NCL вирішимо на основі постулату 1 і 3 (в якості доказу можна навести тільки перший уривок). Після балансування отримане рівняння має наступний вигляд.

Для подальшого кроку варто розділити всі компоненти на їх іонні форми, так як вони будуть існувати у водному розчині. А також збалансувати заряд і атоми. Після чого скасувати всі іони глядача (ті, які з`являються як компоненти з обох сторін рівняння).

Немає реакції опадів

Цей конкретний приклад важливий, оскільки всі реагенти та продукти є водними, а це означає, що вони виключаються з чистого іонного рівняння. Там не утворюється твердого осаду. Отже, ніякої реакції осадження не відбувається.

Необхідно написати підсумкове іонне рівняння для потенційно подвійних реакцій зміщення. Обов`язково варто включити в рішення стан матерії, це допоможе досягти балансу в загальній формулі.

Рішення

1. Незалежно від фізичного стану, продуктами цієї реакції є Fe (oh)3 і NO3. Правила розчинності передбачають, що NO3 повністю розпадається в рідині, оскільки всі нітрати є такими (Це доводить другий пункт). Проте Fe (О Н)3 нерозчинний, тому що осадження іонів гідроксидів завжди мають таку форму (в якості доказу можна навести шостий постулат) і Fe не є одним з катіонів, що призводить до виключення компонента. Після дисоціації рівняння має наступний вигляд:

2. В результаті реакції подвійної заміни продукти Al, CL3 і Ba, SO4, AlCL3 розчинний, оскільки містить хлорид (правило 3). Однак B A S О4 не розпадається в рідині, так як компонент має в своєму складі сульфат. Але в 2 + іон робить його також нерозчинним, оскільки це один з катіонів, який викликає виняток із четвертого правила.

Саме так виглядає кінцеве рівняння після балансування. А при видаленні глядацьких іонів виходить вже наступна Мережева формула.

3. З реакції подвійної заміни утворюються продукти HNO3, а також ZnI2. Згідно з правилами, HNO3 розпадається, оскільки містить нітрат (другий постулат). І Zn I2 також розчинний, тому що йодиди є такими ж (пункт 3). Це означає, що обидва продукти є водними (тобто дисоціюють в будь-якій рідині) і таким чином ніякої реакції осадження не відбувається.

4. Продуктами цієї подвійної рефлексії заміщення є C a3 (РО4) 2 і N CL. Правило 1 говорить, що N CL розчинний, і відповідно до шостого постулату, C a3(РО4)2 не розпадається.

Саме такий вигляд матиме іонне рівняння, коли реакція завершиться. А після виключення осаджень виходить ось така формула.

5. Перший продукт цієї реакції, PbSO4, розчинний за четвертим правилом, оскільки це сульфат. Другий продукт KNO3 також розпадається в рідині, оскільки містить нітрат (другий постулат). Тому ніякої реакції осадження не відбувається.

Хімічний процес

Дана дія відділення твердої речовини при осадженні з розчинів, відбувається або шляхом перетворення компонента в нераспадающуюся форму, або шляхом зміни складу рідини, щоб зменшити якість предмета в ньому. Різниця між осадженням і кристалізацією в значній мірі полягає в тому, чи робиться акцент на процесі, за допомогою якого розчинність зменшується, або на тому, завдяки чому структура твердої речовини стає організованою.

У деяких випадках селективні опади можуть бути використані для видалення перешкод з суміші. До розчину додають хімічний реагент, і він вибірково реагує з інтерференцією, утворюючи осад. Потім його можна фізично відокремити від суміші.

Осади часто використовуються для видалення металевих іонів з водних розчинів: іони срібла, присутні в рідкому сольовому компоненті, такому як нітрат срібла, який осаджують додаванням молекул хлору, за умови, наприклад, що буде використаний натрій. Іони першого компонента та другого поєднуються, утворюючи хлорид срібла, сполуку, яка не розчиняється у воді. Так само молекули барію перетворюються при осадженні кальцію оксалатом. Були розроблені схеми для аналізу сумішей іонів металів шляхом послідовного застосування реагентів, які осаджують конкретні речовини або їх пов`язані групи.

У багатьох випадках можна вибрати будь-який умови, при яких речовина осідає в дуже чистій і легко відокремлюється формі. Виділення таких опадів і визначення їх маси являють собою точні методи осадження, знаходження кількості різних сполук.

При спробах відділення твердої речовини з розчину, що містить кілька компонентів, небажані складові часто включаються в кристали, що знижує їх чистоту і погіршує точність аналізу. Таке забруднення можна зменшити, виконуючи операції з розведеними розчинами та повільно додаючи осадовий агент. Ефективна техніка називається гомогенним осадженням, при якому він синтезується в розчині, а не додається механічно. У важких випадках може виникнути необхідність ізолювати забруднений осад, повторно розчинити його, і також осадити. Велика частина заважають речовин видаляється в початковому компоненті, а друга спроба проводиться при їх повній відсутності.

Крім того, назва реакції дається твердим компонентом, який утворюється в результаті реакції осадження.

Щоб вплинути на розпад речовин в з`єднанні, необхідний осад з утворенням нерозчинної сполуки, або створений шляхом взаємодії двох солей або зміни температури.

Дане осадження іонів може вказувати на те, що відбулася хімічна реакція, але це також може статися, якщо концентрація розчиненої речовини перевищує його частку повного розпаду. Дія передує події, яка називається зародженням. Коли невеликі нерозчинні частинки агрегуються один з одним або утворюють верхню частину розділу з поверхнею, такою як стінка контейнера або насіннєвий кристал.

Ключові висновки: визначення опадів у хімії

У цій науці, даний компонент є і дієсловом, і іменником. Осадження-це утворення деякого нерозчинного з`єднання або шляхом зниження повного розпаду сполучення, або через взаємодії двох сольових компонентів.

Тверда речовина виконує важливу функцію. Так як воно утворюється в результаті реакції осадження і називається осадом. Тверда речовина використовується для очищення, видалення або вилучення солей. А також для виготовлення пігментів та ідентифікації речовин в якісному аналізі.

Осад проти осадження, понятійний апарат

Термінологія може здатися трохи заплутаною. Ось як це працює: утворення твердої речовини з розчину називається осадом. А хімічний компонент, який пробуджує жорсткий розпад в рідкому стані, іменується осадителем. Якщо розмір частинок нерозчинної сполуки дуже малий або сили тяжіння недостатні для витягування кристалічного компонента на дно контейнера, осад може бути рівномірно розподілений по рідині, утворюючи суспензію. Седиментація відноситься до будь-якої процедури, яка відокремлює осад від водної частини розчину, яка називається супернатантом. Поширеним методом седиментації є центрифугування. Після вилучення осаду отриманий порошок можна назвати " квіткою».

Ще один приклад освіти зв`язку

Змішування нітрату срібла та хлориду натрію у воді призведе до випадання хлориду срібла з розчину у вигляді твердої речовини. Тобто в цьому прикладі осад являє собою ХС.

При написанні хімічної реакції присутність випадання може бути позначено наступною науковою формулою зі стрілкою вниз.

Використання опадів

Дані компоненти можуть бути використані для ідентифікації катіона або аніона в Солі як частина якісного аналізу. Відомо, що перехідні метали утворюють різні кольори осаду залежно від їх елементарної ідентичності та ступеня окислення. Реакції осадження в основному використовуються для видалення солей з води. А також для виділення продуктів і для приготування пігментів. У контрольованих умовах реакція осадження дає чисті кристали осаду. У металургії вони використовуються для зміцнення сплавів.

Як відновити осад

Бувши кілька метод осадження, що використовуються для вилучення твердої речовини:

1. Фільтрація. При даному дії розчин, що містить осад, виливають на фільтр. В ідеалі тверда речовина залишається на папері, а рідина проходить через неї. Контейнер можна промити і вилити на фільтр, щоб допомогти відновленню. Завжди є певна втрата або через розчинення в рідині, проходження через папір, або через адгезію до провідного матеріалу.
2. Центрифугування: при цьому дії розчин швидко обертається. Щоб техніка працювала, твердий осад повинен бути більш щільним, ніж рідина. Ущільнений компонент, може бути отриманий шляхом виливання всієї води. Зазвичай втрати менше, ніж при фільтрації. Центрифугування добре працює з невеликими розмірами зразків.
3. Декантація: при даній дії рідкий шар виливається або відсмоктується від осаду. У деяких випадках додається додатковий розчинник для відділення води від твердої речовини. Декантація може використовуватися з усім компонентом після центрифугування.

Старіння опадів

Процес, який називається виварюванням, відбувається, коли свіжій твердій речовині дозволяється залишатися у своєму розчині. Зазвичай температура всієї рідини підвищується. Імпровізоване травлення може виробляти більші частинки з високою чистотою. Процес, який призводить до цього результату, відомий як "дозрівання Оствальда".