Den Fällningen eller kemisk fällning är en process som består i bildning av en olöslig fast från blandningen av två homogena lösningar. Till skillnad från nederbörden av regn och snö, i denna typ av nederbörd "regnar det fast" från vätskans yta.
I två homogena lösningar löses joner i vatten. När dessa interagerar med andra joner (vid tidpunkten för blandning) tillåter deras elektrostatiska interaktioner tillväxt av en kristall eller ett gelatinöst fast ämne. På grund av tyngdeffekten hamnar detta fasta ämne på glasmaterialets botten.
Utfällningen styrs av en jonisk balans, som beror på många variabler: från koncentrationen och naturen hos den mellanliggande arten till vattentemperaturen och den tillåtna kontakttiden för det fasta med vattnet.
Dessutom kan inte alla joner skapa denna jämvikt, eller vad som är detsamma, inte alla kan mätta lösningen vid mycket låga koncentrationer. För att fälla ut NaCl är det till exempel nödvändigt att avdunsta vattnet eller tillsätta mer salt.
En mättad lösning innebär att den inte kan lösas upp mer fast substans, så att den fälls ut. Det är av detta skäl som nederbörd också är ett tydligt tecken på att lösningen är mättad.
Utfällningsreaktion
Med hänsyn till en lösning med upplösta A-joner och den andra med B-joner, när den blandas, förutsäger den kemiska ekvationen av reaktionen:
A + (ac) + B - (ac) <=> AB (s)
Men det är "nästan" omöjligt för A och B att vara ensamma initialt, nödvändigtvis behöver åtföljas av andra joner med motsatta laddningar.
I detta fall bildar A + en löslig förening med C - arten , och B - gör samma sak med D + - arten . Således lägger den kemiska ekvationen nu till den nya arten:
AC (ac) + DB (ac) <=> AB (s) + DC (ac)
Art A + förskjuter arter D + för att bilda fast AB; i sin tur förflyttar arten C - B - för att bilda det lösliga fasta DC.
Det vill säga dubbla förskjutningar inträffar (metatesreaktion). Så utfällningsreaktionen är en dubbel jonförskjutningsreaktion.
För exemplet i bilden ovan, innehåller bägaren guld kristaller av bly (II) jodid (PBI 2 ), en produkt från den så kallade "gyllene dusch" reaktion:
Pb (NO 3 ) 2 (ac) + 2Ku (aq) => PBI 2 (s) + 2KNO 3 (aq)
Enligt den föregående ekvationen A = Pb 2+ , C - = NO 3 - , D = K + och B = I - .
Bildning av fällningen
Bägarnas väggar visar kondenserat vatten från den intensiva värmen. I vilket syfte värms vattnet upp? För att bromsa bildandet processen PBI 2 kristallerna och accentuera effekten av golden shower.
När mötet två I - anjoner , Pb 2+ katjon bildar en liten kärna av tre joner, vilket inte är tillräckligt för att bygga en kristall. På samma sätt samlas även andra joner i andra regioner av lösningen för att bilda kärnor; Denna process kallas kärnbildning.
Dessa kärnor lockar andra joner, och därmed växer de till bildning av kolloidala partiklar, ansvariga för lösningens gula molnighet.
På samma sätt samverkar dessa partiklar med andra för att orsaka koagler, och dessa koagler med andra för att till slut komma från fällningen.
När detta inträffar är emellertid fällningen gelatinös, med ljusa antydningar av vissa kristaller "vandrar" genom lösningen. Detta beror på att kärnbildningsgraden är större än tillväxten av kärnorna.
Å andra sidan återspeglas den maximala tillväxten av en kärna i en lysande kristall. För att garantera denna kristall måste lösningen vara svagt övermättad, vilket uppnås genom att höja temperaturen före utfällning.
När lösningen svalnar har kärnorna sålunda tillräckligt med tid att växa. Dessutom, eftersom koncentrationen av salterna inte är särskilt hög, styr temperaturen kärnbildningsprocessen. Följaktligen båda variablerna gynna uppkomsten av PBI 2 kristaller .
Löslighetsprodukt
PbI 2 upprättar en jämvikt mellan den och jonerna i lösningen:
PbI 2 (s) <=> Pb 2+ (ac) + 2I - (ac)
Konstanten i denna jämvikt kallas löslighetsproduktkonstanten, K ps . Termen "produkt" avser multiplikationen av koncentrationerna av joner som utgör det fasta ämnet:
K ps = 2
Här består det fasta materialet av jonerna uttryckta i ekvationen; emellertid beaktar det inte det fasta i dessa beräkningar.
Koncentrationerna av Pb 2+ joner och I - joner är lika med lösligheten av PBI 2 . Det vill säga, genom att bestämma lösligheten för en av dessa, kan den för den andra och den konstanta K ps beräknas .
Vad är K ps- värdena för lågvattenlösliga föreningar för? Det är ett mått på graden av olöslighet hos föreningen vid en viss temperatur (25 ºC). Så mindre en K ps är , desto mer olöslig är den.
Genom att jämföra detta värde med andra föreningar kan det därför förutsägas vilket par (t.ex. AB och DC) som kommer att falla ut först. I fallet med den hypotetiska föreningen DC kan dess K ps vara så hög att den kräver högre koncentrationer av D + eller C - i lösning för att fälla ut .
Detta är nyckeln till vad som kallas fraktionerad nederbörd. På samma sätt, att känna till K ps för ett olösligt salt, kan den minsta mängden för att fälla ut den i en liter vatten beräknas.
Men för KNO 3 finns det ingen sådan jämvikt, så det saknar K ps . I själva verket är det ett mycket lösligt salt i vatten.
exempel
Utfällningsreaktioner är en av de processer som berikar världen av kemiska reaktioner. Några ytterligare exempel (förutom den gyllene duschen) är:
AgNOs 3 (aq) + NaCl (aq) => AgCl (s) + NaNO 3 (aq)
Den översta bilden illustrerar bildningen av den vita silverkloridutfällningen. I allmänhet har de flesta silverföreningar vita färger.
BaCl 2 (aq) + K 2 SO 4 (aq) => Baso 4 (s) + 2KCl (aq)
En vit fällning av bariumsulfat bildas.
2CuSO 4 (aq) + 2NaOH (aq) => Cu 2 (OH) 2 SO 4 (s) + Na 2 SO 4 (aq)
Den blåaktiga fällningen av dibasisk koppar (II) sulfat bildas.
2AgNO 3 (aq) + K 2 CrO 4 (aq) => Ag 2 CrO 4 (s) + 2KNO 3 (aq)
Den orange fällningen av silverkromatformer.
CaCl 2 (aq) + Na 2 CO 3 (aq) => CaCOs 3 (s) + 2NaCl (aq)
Den vita fällningen av kalciumkarbonat, även känd som kalksten, bildas.
Fe (NO 3 ) 3 (aq) + 3NaOH (aq) => Fe (OH) 3 (s) + 3NaNO 3 (aq)
Slutligen bildas den orange fällningen av järn (III) hydroxid. På detta sätt producerar utfällningsreaktioner vilken förening som helst.
referenser
- Day, R., & Underwood, A. Quantitative Analytical Chemistry (5: e upplagan). PEARSON Prentice Hall, s 97-103.
- Der Kreole. (6 mars 2011). Guldregn. . Hämtad den 18 april 2018 från: commons.wikimedia.org
- Anne Marie Helmenstine, Ph.D. (9 april 2017). Definition av utfällningsreaktion. Hämtad den 18 april 2018 från: thoughtco.com
- le Châteliers princip: utfällningsreaktioner. Hämtad den 18 april 2018 från: digipac.ca
- Professor Botch. Kemiska reaktioner I: Nettojoniska ekvationer. Hämtad 18 april 2018 från: lecturedemos.chem.umass.edu
- Luisbrudna. (8 oktober 2012). Silverklorid (AgCl). . Hämtad den 18 april 2018 från: commons.wikimedia.org
- Whitten, Davis, Peck & Stanley. Kemi. (8: e upplagan). CENGAGE Learning, s 150, 153, 776-786.