ปฏิกิริยาและตัวอย่างของการเร่งรัดแบบเร่งรัด



เร่งรัด หรือ การตกตะกอนทางเคมี เป็นกระบวนการที่ประกอบด้วยการก่อตัวของของแข็งที่ไม่ละลายน้ำจากการผสมของสองโซลูชั่นที่เป็นเนื้อเดียวกัน ไม่เหมือนกับฝนและหิมะที่ตกลงมาในการเร่งรัดประเภทนี้ "ฝนตกหนัก" จากพื้นผิวของของเหลว.

ในสารละลายสองชนิดที่เป็นเนื้อเดียวกันไอออนจะละลายในน้ำ เมื่อสิ่งเหล่านี้มีปฏิกิริยากับไอออนอื่น ๆ (ในเวลาที่ผสม) ปฏิกิริยาของพวกเขาจะช่วยให้การเจริญเติบโตของผลึกหรือเจลาตินที่เป็นของแข็ง เนื่องจากแรงโน้มถ่วงของแข็งนี้สิ้นสุดการสะสมที่ด้านล่างของวัสดุแก้ว.

การตกตะกอนอยู่ภายใต้สมดุลไอออนิกซึ่งขึ้นอยู่กับตัวแปรหลายอย่าง: จากความเข้มข้นและธรรมชาติของสปีชี่ที่แทรกแซงไปจนถึงอุณหภูมิของน้ำและเวลาที่สัมผัสกับของแข็งด้วยน้ำที่อนุญาต.

ยิ่งไปกว่านั้นไอออนทุกชนิดไม่สามารถสร้างสมดุลนี้หรืออะไรที่เหมือนกันไม่สามารถละลายสารละลายที่ความเข้มข้นต่ำมาก ตัวอย่างเช่นในการเร่งรัด NaCl จำเป็นต้องระเหยน้ำหรือเพิ่มเกลือมากขึ้น.

สารละลายอิ่มตัวหมายความว่ามันไม่สามารถละลายของแข็งได้อีกต่อไปดังนั้นจึงตกตะกอน ด้วยเหตุนี้การตกตะกอนก็เป็นสัญญาณที่ชัดเจนว่าสารละลายนั้นอิ่มตัว.

ดัชนี

  • 1 ปฏิกิริยาการตกตะกอน
    • 1.1 เร่งรัดการก่อตัว
  • 2 ผลิตภัณฑ์ที่สามารถละลายได้
  • 3 ตัวอย่าง
  • 4 อ้างอิง

ปฏิกิริยาการตกตะกอน

พิจารณาวิธีการแก้ปัญหาด้วยการละลายของไอออนและอื่น ๆ ที่มี B ไอออนเมื่อผสมสมการทางเคมีของปฏิกิริยาที่คาดการณ์:

+(ac) + B-(Aq) <=> AB

อย่างไรก็ตามมันเป็นไปไม่ได้ที่ "เกือบ" เป็นไปไม่ได้สำหรับ A และ B ที่จะอยู่คนเดียวในตอนแรกจำเป็นต้องมาพร้อมกับไอออนอื่นที่มีประจุตรงข้าม.

ในกรณีนี้ก+ รูปแบบสารประกอบที่ละลายน้ำได้กับสายพันธุ์ C-, และ B- ทำเช่นเดียวกันกับสปีชีส์ D+. ดังนั้นสมการทางเคมีจึงเพิ่มสายพันธุ์ใหม่:

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

สายพันธุ์ A+ แทนที่ชนิด D+ เพื่อสร้าง AB แบบทึบ ในทางกลับกันชนิด C- ย้ายไปที่ B- เพื่อสร้าง DC ของแข็งที่ละลายน้ำได้.

นั่นคือการกำจัดสองครั้งเกิดขึ้น (ปฏิกิริยา metathesis) จากนั้นปฏิกิริยาการตกตะกอนเป็นปฏิกิริยาการกำจัดไอออนแบบคู่.

สำหรับตัวอย่างในภาพด้านบนบีกเกอร์มีผลึกสีทองของตะกั่ว (II) ไอโอไดด์ (PbI)2) ผลิตภัณฑ์ของปฏิกิริยาที่รู้จักกัน "อาบน้ำสีทอง":

Pb (ไม่3)2(ac) + 2KI (aq) => PbI2(s) + 2KNO3(Aq)

ตามสมการก่อนหน้า A = Pb2+, C-= ไม่3-, D = K+ และ B = I-.

การก่อตัวของฝน

ผนังของบีกเกอร์แสดงน้ำควบแน่นเป็นผลมาจากความร้อนจัด น้ำอุ่นใช้เพื่อจุดประสงค์อะไร? เพื่อชะลอกระบวนการก่อตัวของผลึก PbI2 และเน้นผลของการอาบน้ำสีทอง.

เมื่อเผชิญหน้ากับประจุลบสองตัวฉัน-, ไอออนบวก Pb2+ มันก่อตัวเป็นนิวเคลียสเล็ก ๆ ของสามไอออนซึ่งไม่เพียงพอที่จะสร้างผลึก เช่นเดียวกันในพื้นที่อื่นของสารละลายไอออนอื่น ๆ ก็รวมตัวกันเพื่อก่อตัวเป็นนิวเคลียส กระบวนการนี้เรียกว่านิวคลีออน.

นิวเคลียสเหล่านี้ดึงดูดอิออนอื่น ๆ และเติบโตขึ้นเป็นอนุภาคคอลลอยด์ซึ่งเป็นสาเหตุของความขุ่นสีเหลืองของสารละลาย.

ในทำนองเดียวกันอนุภาคเหล่านี้มีปฏิกิริยากับผู้อื่นเพื่อทำให้เกิดการอุดตันและอุดตันเหล่านี้กับผู้อื่นจนทำให้เกิดการตกตะกอน.

อย่างไรก็ตามเมื่อสิ่งนี้เกิดขึ้นการตกตะกอนเป็นผลมาจากชนิดเจลาตินด้วยผลึกที่สว่างของผลึกบางชนิด "พเนจร" ผ่านทางสารละลาย นี่เป็นเพราะความเร็วนิวเคลียสมากกว่าการเติบโตของนิวเคลียส.

ในทางกลับกันการเติบโตสูงสุดของนิวเคลียสนั้นจะสะท้อนออกมาในคริสตัลใส เพื่อรับประกันคริสตัลนี้วิธีการแก้ปัญหาจะต้องมีการ oversaturated เล็กน้อยซึ่งทำได้โดยการเพิ่มอุณหภูมิก่อนการตกตะกอน.

ดังนั้นเมื่อวิธีการแก้ปัญหาเย็นลงแกนมีเวลาพอที่จะเติบโต นอกจากนี้เนื่องจากความเข้มข้นของเกลือไม่สูงมากอุณหภูมิจะควบคุมกระบวนการนิวคลีออน ดังนั้นตัวแปรทั้งสองจึงมีประโยชน์ต่อการปรากฏตัวของผลึก PbI2.

ผลิตภัณฑ์ที่ละลายได้

PbI2 สร้างสมดุลระหว่างสิ่งนี้กับไอออนในสารละลาย:

จีดีพี2(S) <=> Pb2+(ac) + 2I-(Aq)

ค่าคงที่ของสมดุลนี้เรียกว่าค่าคงที่ของผลิตภัณฑ์การละลาย KPS. คำว่า "ผลิตภัณฑ์" หมายถึงการคูณความเข้มข้นของไอออนที่ประกอบเป็นของแข็ง:

KPS= [Pb2+] [ฉัน-]2

ที่นี่ของแข็งประกอบด้วยไอออนที่แสดงออกในสมการ อย่างไรก็ตามมันไม่ได้พิจารณาความแข็งแกร่งในการคำนวณเหล่านี้.

ความเข้มข้นของไอออน Pb2+ และไอออนฉัน- พวกเขาเท่ากับการละลายของ PbI2. นั่นคือโดยการพิจารณาความสามารถในการละลายของสิ่งเหล่านี้สามารถคำนวณได้จากอีกตัวหนึ่งและค่าคงที่ KPS.

ค่า K สำหรับอะไรPS สารที่ละลายในน้ำมีน้อย เป็นการวัดระดับความไม่ละลายของสารประกอบที่อุณหภูมิหนึ่ง (25ºC) ดังนั้นขนาดเล็กกว่า KPS, ไม่ละลายน้ำมากขึ้นคือ.

ดังนั้นเมื่อเปรียบเทียบค่านี้กับสารประกอบอื่น ๆ แล้วสามารถทำนายได้ว่าคู่ใด (เช่น AB และ DC) จะตกตะกอนก่อน ในกรณีของสารตั้งสมมุติฐาน DC คือ KPS มันอาจจะสูงมากจนต้องเร่งรัดให้มีความเข้มข้นของ D สูงขึ้น+ หรือ C- ในการแก้ปัญหา.

นี่คือกุญแจสำคัญในสิ่งที่เรียกว่าการตกตะกอนแบบแยกส่วน อีกทั้งการรู้จักเคPS สำหรับเกลือที่ไม่ละลายน้ำสามารถคำนวณปริมาณต่ำสุดเพื่อทำให้ตกตะกอนในน้ำหนึ่งลิตร.

อย่างไรก็ตามในกรณีของ KNO3 ไม่มียอดคงเหลือดังกล่าวดังนั้นจึงขาด KPS. ในความเป็นจริงมันเป็นเกลือละลายในน้ำอย่างมาก.

ตัวอย่าง

ปฏิกิริยาการตกตะกอนเป็นหนึ่งในกระบวนการที่เสริมสร้างโลกของปฏิกิริยาเคมี ตัวอย่างเพิ่มเติม (นอกเหนือจากฝนทอง) คือ:

Agno3(ac) + NaCl (ac) => AgCl (s) + NaNO3(Aq)

ภาพด้านบนแสดงให้เห็นถึงการก่อตัวของตะกอนสีขาวของซิลเวอร์คลอไรด์ โดยทั่วไปสารประกอบเงินส่วนใหญ่จะมีสีขาว.

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

เกิดการตกตะกอนสีขาวของแบเรียมซัลเฟต.

2CuSO4(ac) + 2NaOH (ac) => Cu2(OH)2SW4(s) + นา2SW4(Aq)

ตะกอนสีฟ้าของ dibasic ซัลเฟตทองแดง (II) เกิดขึ้น.

2AgNO3(ac) + K2โครมันยอง4(ac) => Ag2โครมันยอง4(s) + 2KNO3(Aq)

เกิดการตกตะกอนสีส้มของซิลเวอร์โครเมต.

แคลเซียมคลอไรด์2(ac) + นา2CO3(ac) => CaCO3(s) + 2NaCl (ac)

เกิดการตกตะกอนสีขาวของแคลเซียมคาร์บอเนตหรือที่เรียกว่าหินปูน.

ศรัทธา (ไม่3)3(ac) + 3NaOH (ac) => Fe (OH)3(s) + 3NaNO3(Aq)

ในที่สุดตะกอนสีส้มของไฮดรอกไซเหล็ก (III) จะเกิดขึ้น ด้วยวิธีนี้ปฏิกิริยาการตกตะกอนผลิตสารประกอบใด ๆ.

การอ้างอิง

  1. วัน, R. , & Underwood, A. เคมีเชิงวิเคราะห์เชิงปริมาณ (ฉบับที่ห้า) ห้องโถงศิษย์ PEARSON, หน้า 97-103.
  2. Der Kreole (6 มีนาคม 2554) ฝนทองคำ [รูป] สืบค้นเมื่อวันที่ 18 เมษายน 2018 จาก: commons.wikimedia.org
  3. Anne Marie Helmenstine, Ph.D. (9 เมษายน 2017) คำจำกัดความของปฏิกิริยาการตกตะกอน สืบค้นเมื่อวันที่ 18 เมษายน 2018 จาก: thoughtco.com
  4. หลักการของ Le Châtelier: ปฏิกิริยาการตกตะกอน สืบค้นเมื่อวันที่ 18 เมษายน 2018 จาก: digipac.ca
  5. ศ. บอตช์ ปฏิกิริยาเคมีที่ 1: สมการไอออนิกสุทธิ สืบค้นเมื่อวันที่ 18 เมษายน 2018 จาก: lecturedemos.chem.umass.edu
  6. Luisbrudna (8 ตุลาคม 2555) ซิลเวอร์คลอไรด์ (AgCl) [รูป] สืบค้นเมื่อวันที่ 18 เมษายน 2018 จาก: commons.wikimedia.org
  7. Whitten, Davis, Peck & Stanley เคมี (8th ed.) CENGAGE การเรียนรู้, หน้า 150, 153, 776-786.