Det udfældning eller kemisk nedbør Det er en proces, der består i dannelsen af et uopløseligt fast stof fra blandingen af to homogene opløsninger. I modsætning til udfældning af regn og sne, regner det i denne type nedbør fast fra overfladen af væsken.
I to homogene opløsninger opløses ioner i vand. Når disse interagerer med andre ioner (på tidspunktet for blanding), tillader deres elektrostatiske interaktioner vækst af en krystal eller et gelatinøst fast stof. På grund af tyngdekraften ender dette faste stof med at deponere på bunden af glasmaterialet..
Nedbør styres af en ionisk ligevægt, der afhænger af mange variabler: fra koncentrationen og naturen af de mellemliggende arter til vandtemperaturen og den tilladte kontakttid for det faste stof med vandet..
Derudover er ikke alle ioner i stand til at etablere denne ligevægt, eller hvad der er det samme, ikke alle kan mætte opløsningen i meget lave koncentrationer. For at fælde NaCl er det for eksempel nødvendigt at fordampe vandet eller tilsætte mere salt..
En mættet opløsning betyder, at den ikke længere kan opløses mere fast, så den udfældes. Det er af denne grund, at nedbør også er et tydeligt tegn på, at opløsningen er mættet..
Artikelindeks
I betragtning af en opløsning med opløste A-ioner og den anden med B-ioner, når den blandes, forudsiger reaktionens kemiske ligning:
TIL+(ac) + B-(ac) <=> AB (s)
Imidlertid er det "næsten" umuligt for A og B at være alene indledningsvis, hvilket nødvendigvis skal ledsages af andre ioner med modsatte ladninger..
I dette tilfælde A+ danner en opløselig forbindelse med art C-, og B- gør det samme med art D+. Således tilføjer den kemiske ligning nu de nye arter:
AC (ac) + DB (ac) <=> AB (s) + DC (ac)
Art A+ fortrænger art D+ til dannelse af fast AB; til gengæld art C- skifter til B- til dannelse af det opløselige faste DC.
Det vil sige, dobbelte forskydninger forekommer (metatesereaktion). Så udfældningsreaktionen er en dobbelt ion-fortrængningsreaktion.
For eksemplet i billedet ovenfor indeholder bægerguldet guldkrystaller af bly (II) iodid (PbIto), produkt fra reaktionen kendt "gyldent brusebad":
Pb (NO3)to(ac) + 2KI (aq) => PbIto(s) + 2KNO3(aq)
Ifølge den foregående ligning er A = Pbto+, C-= NEJ3-, D = K+ og B = I-.
Bægerets vægge viser kondenseret vand fra den intense varme. Til hvilket formål opvarmes vandet? At bremse dannelsen af PbI-krystallerto og fremhæv effekten af det gyldne brusebad.
Når jeg støder på to anioner jeg-, Pb-kationento+ den danner en lille kerne på tre ioner, hvilket ikke er nok til at opbygge en krystal. Ligeledes samles andre ioner i andre regioner af opløsningen for at danne kerner; denne proces er kendt som kimdannelse.
Disse kerner tiltrækker andre ioner, og dermed vokser den til at danne kolloide partikler, der er ansvarlige for opløsningens gule uklarhed..
På samme måde interagerer disse partikler med andre for at stamme fra blodpropper, og disse blodpropper med andre for endelig at udgøre bundfaldet..
Men når dette sker, er bundfaldet gelatinøst med lyse antydninger til nogle krystaller, der "vandrer" gennem opløsningen. Dette skyldes, at kimdannelseshastigheden er større end kernenes vækst..
På den anden side reflekteres den maksimale vækst af en kerne i en strålende krystal. For at garantere denne krystal skal opløsningen være let overmættet, hvilket opnås ved at øge temperaturen inden udfældning..
Når opløsningen afkøles, har kernerne således nok tid til at vokse. Da koncentrationen af saltene ikke er særlig høj, styrer temperaturen kimdannelsesprocessen. Derfor har begge variabler gavn af udseendet af PbI-krystaller.to.
PbIto etablerer en balance mellem dette og ionerne i løsning:
PbIto(s) <=> Pbto+(ac) + 2I-(ac)
Konstanten i denne ligevægt kaldes opløselighedsproduktkonstanten, Kps. Udtrykket "produkt" henviser til multiplikationen af koncentrationerne af de ioner, der udgør det faste stof:
Kps= [Pbto+] [I-]to
Her er det faste stof sammensat af ioner udtrykt i ligningen; dette betragter dog ikke det faste i disse beregninger.
Koncentrationerne af Pb-ionerneto+ og jeg-ioner- er lig med PbI's opløselighedto. Det vil sige ved at bestemme opløseligheden af en af disse, den for den anden og den konstante K kan beregnesps.
Hvad er værdierne for Kps for forbindelser, der er dårligt opløselige i vand? Det er et mål for forbindelsens uopløselighed ved en bestemt temperatur (25 ° C). Således er jo mindre en Kps, jo mere uopløselig er det.
Ved at sammenligne denne værdi med værdierne for andre forbindelser kan det derfor forudsiges, hvilket par (fx AB og DC), der udfældes først. I tilfælde af den hypotetiske forbindelse DC er dens Kps det kan være så højt, at det kræver højere koncentrationer af D at udfælde+ eller fra C- i opløsning.
Dette er nøglen til det, der er kendt som fraktioneret nedbør. Også at kende Kps for et uopløseligt salt kan minimumsmængden beregnes for at udfælde den i en liter vand.
I tilfælde af KNO3 der er ingen sådan ligevægt, så den mangler Kps. Faktisk er det et meget vandopløseligt salt..
Nedbørsreaktioner er en af de processer, der beriger verden af kemiske reaktioner. Nogle yderligere eksempler (udover det gyldne brusebad) er:
AgNO3(aq) + NaCl (aq) => AgCl (s) + NaNO3(ac)
Det øverste billede illustrerer dannelsen af det hvide sølvchloridbundfald. Generelt har de fleste sølvforbindelser hvide farver.
BaClto(ac) + KtoSW4(ac) => BaSO4(s) + 2KCl (aq)
Der dannes et hvidt bundfald af bariumsulfat.
2 KURSUS4(aq) + 2NaOH (aq) => Cuto(OH)toSW4(s) + NatoSW4(ac)
Det blålige bundfald af dibasisk kobber (II) sulfatformer.
2AgNO3(ac) + KtoCrO4(ac) => AgtoCrO4(s) + 2KNO3(ac)
Det orange bundfald af sølvkromat dannes.
CaClto(ac) + NatoCO3(ac) => CaCO3(s) + 2NaCl (aq)
Det hvide bundfald af calciumcarbonat, også kendt som kalksten, dannes.
Tro (NEJ3)3(aq) + 3NaOH (aq) => Fe (OH)3(s) + 3NaNO3(ac)
Endelig dannes det orange bundfald af jern (III) hydroxid. Fældningsreaktioner producerer således en hvilken som helst forbindelse.
Endnu ingen kommentarer