Sraženina nebo chemické srážení je proces, který spočívá v tvorbě nerozpustné pevné látky ze směsi dvou homogenních roztoků. Na rozdíl od srážek deště a sněžení „při tomto typu srážek„ prší “z povrchu kapaliny.
Ve dvou homogenních roztocích jsou ionty rozpuštěny ve vodě. Když tyto interagují s jinými ionty (v době míchání), jejich elektrostatické interakce umožňují růst krystalu nebo želatinové pevné látky. V důsledku gravitace se tato pevná látka nakonec usadí na dno skleněného materiálu.
Srážení je řízeno iontovou rovnováhou, která závisí na mnoha proměnných: od koncentrace a povahy zasahujícího druhu k teplotě vody a povolené době kontaktu pevné látky s vodou.
Navíc ne všechny ionty jsou schopny vytvořit tuto rovnováhu, nebo co je stejné, ne všechny mohou saturovat roztok ve velmi nízkých koncentracích. Například pro vysrážení NaCl je nutné vodu odpařit nebo přidat další sůl.
Nasycený roztok znamená, že už nemůže rozpouštět pevnou látku, takže se vysráží. Z tohoto důvodu je srážení také jasným znamením, že roztok je nasycený.
Srážková reakce
Pokud vezmeme v úvahu roztok s rozpuštěnými A ionty a druhý s B ionty, chemická rovnice reakce při smíchání předpovídá:
A + (ac) + B - (ac) <=> AB (s)
Je však „téměř“ nemožné, aby byly A a B zpočátku osamocené, nutně nutné, aby byly doprovázeny dalšími ionty s opačným nábojem.
V tomto případě, A + tvoří rozpustné sloučeniny s C - druh a B - činí totéž s D + druhu. Chemická rovnice tak nyní přidává nový druh:
AC (ac) + DB (ac) <=> AB (s) + DC (ac)
Druh A + nahradí druhy D + za vzniku pevného AB; druh C - nahradí B - a vytvoří rozpustnou pevnou DC.
To znamená, že dochází k dvojím posunům (reakce metatheze). Srážková reakce je tedy dvojitou iontovou vytěsňovací reakcí.
Pro příklad na výše uvedeném obrázku kádinka obsahuje zlaté krystaly jodidu olova (II) (PbI 2), produkt tzv. Reakce „zlaté sprchy“:
Pb (NO 3) 2 (ac) + 2Kr (aq) => PBI 2 (S) + 2KNO 3 (aq)
Podle předchozí rovnice A = Pb 2+, C - = NO 3 -, D = K + a B = I -.
Tvorba sraženiny
Stěny kádinky ukazují kondenzovanou vodu z intenzivního tepla. Za jakým účelem je voda ohřívána? Zpomalit proces tvorby krystalů PbI 2 a zdůraznit účinek zlaté sprchy.
Při setkání dvou I - anionty, Pb 2+ kační formy malé jádro ze tří iontů, což nestačí k vybudování krystal. Podobně se v jiných oblastech řešení shromažďují ióny, aby tvořily jádra; Tento proces se nazývá nukleace.
Tato jádra přitahují další ionty, a tak rostou a vytvářejí koloidní částice, které jsou zodpovědné za žlutou zákal roztoku.
Stejným způsobem tyto částice interagují s ostatními, aby způsobily sraženiny, a tyto sraženiny s ostatními, aby konečně vznikly sraženiny.
Když se to však stane, sraženina je želatina, s jasnými náznaky některých krystalů „putujících“ roztokem. Je to proto, že rychlost nukleace je větší než růst jader.
Na druhé straně, maximální růst jádra se odráží v brilantním krystalu. K zajištění tohoto krystalu musí být roztok mírně přesycen, čehož je dosaženo zvýšením teploty před srážením.
Jak se tedy roztok ochladí, jádra mají dostatek času k růstu. Kromě toho, protože koncentrace solí není příliš vysoká, teplota řídí proces nukleace. V důsledku toho obě proměnné těžit vzhled PBI 2 krystaly.
Produkt rozpustnosti
PbI 2 vytváří rovnováhu mezi ním a ionty v roztoku:
PbI 2 (s) <=> Pb 2+ (ac) + 2I - (ac)
Konstanta této rovnováhy se nazývá konstanta rozpustnosti produktu, K ps. Termín "produkt" označuje násobení koncentrací iontů, které tvoří pevnou látku:
K ps = 2
Zde je pevná látka tvořena ionty vyjádřenými v rovnici; v těchto výpočtech však nepovažuje pevnou látku.
Koncentrace iontů Pb 2+ a I - iontů se rovná rozpustnosti PbI 2. To znamená, že stanovením rozpustnosti jednoho z nich lze vypočítat rozpustnost druhého a konstantu K ps.
Jaké jsou hodnoty K ps pro sloučeniny s nízkou rozpustností ve vodě? Je to míra stupně nerozpustnosti sloučeniny při určité teplotě (25 ° C). Čím menší je Kps, tím je nerozpustnější.
Porovnáním této hodnoty s hodnotami jiných sloučenin lze tedy předpovědět, který pár (např. AB a DC) se nejprve vysráží. V případě hypotetické sloučeniny DC může být její Kps tak vysoká, že pro vysrážení vyžaduje vyšší koncentrace D + nebo C - v roztoku.
To je klíč k tomu, co se nazývá zlomkové srážení. Podobně, s vědomím Kps pro nerozpustnou sůl, lze vypočítat minimální množství, které se má vysrážet v jednom litru vody.
V případě KNO 3 však taková rovnováha neexistuje, takže jí chybí K ps. Ve skutečnosti je to vysoce rozpustná sůl ve vodě.
Příklady
Srážkové reakce jsou jedním z procesů, které obohacují svět chemických reakcí. Některé další příklady (kromě zlaté sprchy) jsou:
AgNO 3 (aq) + NaCl (aq) => AgCl (s) + NaNO 3 (aq)
Horní obrázek ilustruje tvorbu bílé sraženiny chloridu stříbrného. Obecně má většina sloučenin stříbra bílé barvy.
BaCl 2 (aq) + K 2 SO 4 (aq) => BaSO 4 (s) + 2KCl (aq)
Vytvoří se bílá sraženina síranu barnatého.
2CuSO 4 (aq) + 2NaOH (aq) => Cu 2 (OH) 2 SO 4 (S) + Na 2 SO 4 (aq)
Vzniká namodralá sraženina dibazického síranu měďnatého.
2AgNO 3 (aq) + K 2 CrO 4 (aq) => Ag 2 CrO 4 (s) + 2KNO 3 (aq)
Vznikne oranžová sraženina chromanu stříbrného.
CaCl 2 (aq) + Na 2 CO 3 (aq) => CaCO 3 (s) + 2NaCl (aq)
Vytvoří se bílá sraženina uhličitanu vápenatého, známá také jako vápenec.
Fe (NO 3) 3 (aq) + 3NaOH (aq) => Fe (OH) 3 (S) + 3NaNO 3 (aq)
Nakonec se vytvoří oranžová sraženina hydroxidu železitého. Tímto způsobem precipitační reakce produkují jakoukoli sloučeninu.
Reference
- Day, R., & Underwood, A. Kvantitativní analytická chemie (5. vydání). PEARSON Prentice Hall, s. 97-103.
- Der Kreole. (6. března 2011). Zlatý déšť.. Citováno z 18. dubna 2018, z: commons.wikimedia.org
- Anne Marie Helmenstine, Ph.D. (9. dubna 2017). Definice reakce srážení. Citováno z 18. dubna 2018, z: thinkco.com
- Princip le Châtelier: Srážkové reakce. Citováno z 18. dubna 2018, z: digipac.ca
- Botch. Chemické reakce I: Čisté iontové rovnice. Citováno z 18. dubna 2018, z: lecturedemos.chem.umass.edu
- Luisbrudna. (8. října 2012). Chlorid stříbrný (AgCl).. Citováno z 18. dubna 2018, z: commons.wikimedia.org
- Whitten, Davis, Peck a Stanley. Chemie. (8. ed.). CENGAGE Learning, str. 150, 153, 776-786.