Nedbør er skabelsen af et fast stof ud fra en opløsning. I første omgang sker reaktionen i flydende tilstand, hvorefter der dannes et bestemt stof, som kaldes "bundfaldet". Den kemiske komponent, der forårsager dens dannelse, har en sådan videnskabelig betegnelse som "udskiller". Uden tilstrækkelig tyngdekraft (aflejring) til at bringe de hårde partikler sammen, forbliver sedimentet i suspension.
Efter bundfældning, især ved brug af en kompakt centrifuge, kan bundfældningen kaldes "granula". Det kan bruges som medium. Den væske, der forbliver over det faste stof uden udfældning, kaldes "supernatanten". Udfældning er pulvere opnået fra resterende sten. De har også historisk været kendt som "blomster". Når det faste stof optræder i form af kemisk behandlede cellulosefibre, omtales denne proces ofte som regenerering.
Elementopløselighed
Nogle gange indikerer dannelsen af et bundfald, at der opstår en kemisk reaktion. Hvis enudfældning fra opløsninger af sølvnitrat hældes i en væske af natriumchlorid, så sker der kemisk refleksion med dannelsen af et hvidt bundfald fra det ædle metal. Når flydende kaliumiodid reagerer med bly(II)nitrat, dannes et gult bundfald af bly(II)iodid.
Udfældning kan forekomme, hvis koncentrationen af en forbindelse overstiger dens opløselighed (f.eks. når man blander forskellige komponenter eller ændrer deres temperatur). Fuldstændig nedbør kan kun ske hurtigt fra en overmættet opløsning.
I faste stoffer sker der en proces, når koncentrationen af et produkt er over opløselighedsgrænsen i et andet værtslegeme. For eksempel er temperaturen på grund af hurtig afkøling eller ionimplantation høj nok til, at diffusion kan føre til adskillelse af stoffer og dannelse af et bundfald. Total faststofaflejring bruges almindeligvis til syntese af nanoklynger.
Væskeovermætning
Et vigtigt skridt i udfældningsprocessen er begyndelsen på kernedannelse. Skabelsen af en hypotetisk fast partikel involverer dannelsen af en grænseflade, hvilket naturligvis kræver noget energi baseret på den relative overfladebevægelse af både faststoffet og opløsningen. Hvis en passende nukleationsstruktur ikke er tilgængelig, opstår der overmætning.
Et eksempel på udfældning: kobber fra en tråd, der er fortrængt af sølv til en opløsning af metalnitrat, hvori det dyppes. Efter disse eksperimenter udfælder det faste materiale naturligvis. Udfældningsreaktioner kan bruges til at fremstille pigmenter. Og også at fjernes alte fra vand under dets forarbejdning og i klassisk kvalitativ uorganisk analyse. Sådan aflejres kobber.
Porphyrinkrystaller
Fældning er også nyttig under isolering af reaktionsprodukter, når bearbejdning finder sted. Ideelt set er disse stoffer uopløselige i reaktionskomponenten.
Det faste stof udfældes således, efterhånden som det dannes, og skaber helst rene krystaller. Et eksempel på dette er syntesen af porphyriner i kogende propionsyre. Når reaktionsblandingen afkøles til stuetemperatur, falder krystallerne af denne komponent til bunden af beholderen.
Der kan også forekomme udfældning, når der tilsættes et anti-opløsningsmiddel, hvilket drastisk reducerer det absolutte vandindhold i det ønskede produkt. Det faste stof kan derefter let adskilles ved filtrering, dekantering eller centrifugering. Et eksempel er syntesen af chromchloridtetraphenylporphyrin: vand tilsættes til DMF-reaktionsopløsningen, og produktet udfældes. Udfældning er også nyttig til oprensning af alle komponenter: det rå bdim-cl nedbrydes fuldstændigt i acetonitril og kasseres i ethylacetat, hvor det udfældes. En anden vigtig anvendelse af anti-opløsningsmiddel er ethanoludfældning fra DNA.
I metallurgi er udfældning i fast opløsning også en nyttig måde at hærde legeringer på. Denne henfaldsproces er kendt som hærdning af den faste komponent.
Repræsentation ved hjælp af kemiske ligninger
Eksempel på udfældningsreaktion: vandigt sølvnitrat (AgNO 3)tilsat til en opløsning indeholdende kaliumchlorid (KCl), observeres nedbrydning af et hvidt fast stof, men allerede sølv (AgCl).
Han dannede til gengæld en stålkomponent, som ses som et bundfald.
Denne udfældningsreaktion kan skrives med vægt på de dissocierede molekyler i den kombinerede opløsning. Dette kaldes den ioniske ligning.
Den sidste måde at skabe en sådan reaktion på er kendt som ren bonding.
Udfældning af forskellige farver
Grønne og rødbrune pletter på en kalkstenskerneprøve svarer til faste stoffer af Fe 2+ og Fe 3+ oxider og hydroxider.
Mange forbindelser, der indeholder metalioner, producerer bundfald med karakteristiske farver. Nedenfor er typiske nuancer til forskellige metalaflejringer. Mange af disse forbindelser kan dog producere farver, der er meget forskellige fra de angivne.
Andre associationer danner norm alt hvide bundfald.
Anion- og kationanalyse
Nedbør er nyttig til at detektere typen af kation i s altet. For at gøre dette reagerer alkaliet først med en ukendt komponent for at danne et fast stof. Dette er udfældningen af hydroxidet af et givet s alt. For at identificere kationen skal du notere farven på bundfaldet og dets opløselighed i overskud. Lignende processer bruges ofte i rækkefølge - for eksempel vil en blanding af bariumnitrat reagere med sulfationer og danne et fast bundfald af bariumsulfat, hvilket indikerer sandsynligheden for, at de andre stoffer er til stede i overflod.
Fordøjelsesproces
Ældning af et bundfald sker, når en nydannet komponent forbliver i opløsningen, hvorfra den udfældes, norm alt ved en højere temperatur. Dette resulterer i renere og grovere partikelaflejringer. Den fysisk-kemiske proces, der ligger til grund for fordøjelsen, kaldes Ostwald-modning. Her er et eksempel på proteinudfældning.
Denne reaktion sker, når kationer og anioner i en hydrofytopløsning kombineres og danner et uopløseligt, heteropolært fast stof kaldet bundfald. Hvorvidt en sådan reaktion finder sted eller ej, kan fastslås ved at anvende principperne for vandindhold på generelle molekylære faststoffer. Da ikke alle vandige reaktioner danner bundfald, er det nødvendigt at sætte sig ind i opløselighedsreglerne, før man bestemmer produkternes tilstand og skriver den overordnede ionligning. At være i stand til at forudsige disse reaktioner giver forskerne mulighed for at bestemme, hvilke ioner der er til stede i en opløsning. Det hjælper også industrianlæg med at danne kemikalier ved at udvinde komponenter fra disse reaktioner.
egenskaber for forskellige nedbør
De er uopløselige ioniske reaktionsfaststoffer, der dannes, når visse kationer og anioner kombineres i vandig opløsning. Determinanterne for slamdannelse kan variere. Nogle reaktioner er temperaturafhængige, såsom de opløsninger, der bruges til buffere, mens andre kun er relateret til opløsningens koncentration. Faste stoffer dannet i udfældningsreaktioner er krystallinske komponenter ogkan suspenderes i hele væsken eller falde til bunden af opløsningen. Det resterende vand kaldes supernatant. De to konsistenselementer (præcipitat og supernatant) kan adskilles ved forskellige metoder, såsom filtrering, ultracentrifugering eller dekantering.
Interaktion mellem nedbør og dobbelt udskiftning
Anvendelse af opløselighedens love kræver forståelse for, hvordan ioner reagerer. De fleste af nedbørsinteraktionerne er en enkelt eller dobbelt forskydningsproces. Den første mulighed opstår, når to ioniske reaktanter dissocierer og binder sig til den tilsvarende anion eller kation af et andet stof. Molekyler erstatter hinanden baseret på deres ladninger som enten en kation eller en anion. Dette kan ses som "at skifte partner". Det vil sige, at hver af de to reagenser "mister" sin ledsager og danner en binding med den anden, for eksempel sker der kemisk udfældning med hydrogensulfid.
Den dobbelte erstatningsreaktion er specifikt klassificeret som en størkningsproces, når den pågældende kemiske ligning forekommer i en vandig opløsning, og et af de resulterende produkter er uopløseligt. Et eksempel på en sådan proces er vist nedenfor.
Begge reagenser er vandige, og det ene produkt er fast. Da alle komponenterne er ioniske og flydende, dissocierer de og kan derfor helt opløses i hinanden. Der er dog seks principper for vandighed, der bruges til at forudsige, hvilke molekyler der er uopløselige, når de aflejres i vand. Disse ioner danner i alt et fast bundfaldblandinger.
Opløselighedsregler, afregningssats
Er nedbørsreaktionen dikteret af reglen om vandindhold i stoffer? Faktisk giver alle disse love og formodninger retningslinjer, der fortæller, hvilke ioner der danner faste stoffer, og hvilke forbliver i deres oprindelige molekylære form i vandig opløsning. Reglerne skal følges fra top til bund. Dette betyder, at hvis noget er uafgørligt (eller kan afgøres) på grund af det første postulat allerede, har det forrang over de følgende højere nummererede indikationer.
Bromider, chlorider og iodider er opløselige.
S alte, der indeholder udfældning af sølv, bly og kviksølv, kan ikke blandes fuldstændigt.
Hvis reglerne siger, at et molekyle er opløseligt, så forbliver det i vandform. Men hvis komponenten er ublandbar i overensstemmelse med lovene og postulaterne beskrevet ovenfor, danner den et fast stof med en genstand eller væske fra et andet reagens. Hvis det er vist, at alle ioner i enhver reaktion er opløselige, så finder udfældningsprocessen ikke sted.
Rene ioniske ligninger
For at forstå definitionen af dette begreb er det nødvendigt at huske loven for den dobbelte erstatningsreaktion, som blev givet ovenfor. Fordi denne særlige blanding er en udfældningsmetode, kan stoftilstande tildeles hvert variabelt par.
Det første skridt til at skrive en ren ionisk ligning er at adskille de opløselige (vandige) reaktanter og produkter i deres respektivekationer og anioner. Bundfald opløses ikke i vand, så intet fast stof bør skilles. Den resulterende regel ser sådan ud.
I ligningen ovenfor er A+ og D - ionerne til stede på begge sider af formlen. De kaldes også tilskuermolekyler, fordi de forbliver de samme under hele reaktionen. For det er dem, der går uændret igennem ligningen. Det vil sige, at de kan udelukkes for at vise formlen for et fejlfrit molekyle.
Den rene ioniske ligning viser kun udfældningsreaktionen. Og netværkets molekylære formel skal nødvendigvis være afbalanceret på begge sider, ikke kun set fra grundstoffernes atomer, men også hvis vi betragter dem fra siden af den elektriske ladning. Udfældningsreaktioner er sædvanligvis udelukkende repræsenteret ved ioniske ligninger. Hvis alle produkter er vandige, kan den rene molekylære formel ikke skrives. Og dette sker, fordi alle ioner er udelukket som produkter fra seeren. Derfor forekommer der ikke naturligt nogen udfældningsreaktion.
Applikationer og eksempler
Nedfældningsreaktioner er nyttige til at bestemme, om det rigtige grundstof er til stede i en opløsning. Hvis der dannes et bundfald, for eksempel når et kemikalie reagerer med bly, kan tilstedeværelsen af denne komponent i vandkilder kontrolleres ved at tilsætte kemikaliet og overvåge dannelsen af bundfaldet. Derudover kan sedimentationsrefleksion bruges til at udvinde elementer som magnesium fra marinevand. Præcipitationsreaktioner forekommer endda hos mennesker mellem antistoffer og antigener. Miljøet, hvor dette sker, bliver dog stadig undersøgt af videnskabsmænd rundt om i verden.
Første eksempel
Det er nødvendigt at fuldføre den dobbelte erstatningsreaktion og derefter reducere den til en ren ionligning.
For det første er det nødvendigt at forudsige slutprodukterne af denne reaktion ved at bruge viden om den dobbelte udskiftningsprocessen. For at gøre dette skal du huske, at kationer og anioner "skifter partner".
For det andet er det værd at adskille reagenserne i deres fuldgyldige ioniske former, da de findes i en vandig opløsning. Og glem ikke at afbalancere både den elektriske ladning og det samlede antal atomer.
Til sidst skal du inkludere alle tilskuer-ionerne (de samme molekyler, der forekommer på begge sider af formlen, som ikke er ændret). I dette tilfælde er der tale om stoffer som natrium og klor. Den endelige ioniske ligning ser sådan ud.
Det er også nødvendigt at fuldføre den dobbelte erstatningsreaktion, og så igen, sørg for at reducere den til den rene ion-ligning.
Generel problemløsning
De forudsagte produkter af denne reaktion er CoSO4 og NCL fra opløselighedsreglerne, COSO4 nedbrydes fuldstændigt, fordi punkt 4 angiver, at sulfater (SO2–4) ikke bundfældes i vand. Tilsvarende må man konstatere, at NCL-komponenten kan bestemmes ud fra postulat 1 og 3 (kun den første passage kan citeres som bevis). Efter afbalancering har den resulterende ligning følgende form.
For det næste trin er det værd at adskille alle komponenterne i deres ioniske former, da de vil eksistere i en vandig opløsning. Og også at balancere ladningen og atomerne. Annuller derefter alle tilskuerioner (dem, der vises som komponenter på begge sider af ligningen).
Ingen nedbørsreaktion
Dette særlige eksempel er vigtigt, fordi alle reaktanter og produkter er vandige, hvilket betyder, at de er udelukket fra den rene ioniske ligning. Der er ikke noget fast bundfald. Derfor forekommer der ingen udfældningsreaktion.
Det er nødvendigt at skrive den overordnede ioniske ligning for potentielt dobbeltforskydningsreaktioner. Sørg for at inkludere stoffets tilstand i løsningen, dette vil hjælpe med at opnå balance i den overordnede formel.
Solutions
1. Uanset den fysiske tilstand er produkterne af denne reaktion Fe(OH)3 og NO3. Opløselighedsreglerne forudsiger, at NO3 nedbrydes fuldstændigt i en væske, fordi alle nitrater gør det (dette beviser det andet punkt). Fe(OH)3 er dog uopløseligt, fordi udfældningen af hydroxidioner altid har denne form (som bevis kan det sjette postulat gives), og Fe er ikke en af kationerne, hvilket fører til udelukkelse af komponenten. Efter dissociation ser ligningen således ud:
2. Som et resultat af den dobbelte erstatningsreaktion er produkterne Al, CL3 og Ba, SO4, AlCL3 er opløseligt, fordi det indeholder chlorid (regel 3). B a S O4 nedbrydes dog ikke i en væske, da komponenten indeholder sulfat. Men B 2 + ionen gør den også uopløselig, fordi den eren af de kationer, der forårsager en undtagelse fra den fjerde regel.
Sådan ser den endelige ligning ud efter balancering. Og når tilskuerionerne er fjernet, opnås følgende netværksformel.
3. Fra den dobbelte erstatningsreaktion dannes HNO3-produkter samt ZnI2. Ifølge reglerne nedbrydes HNO3, fordi det indeholder nitrat (andet postulat). Og Zn I2 er også opløseligt, fordi jodider er ens (punkt 3). Det betyder, at begge produkter er vandige (det vil sige, at de dissocierer i enhver væske), og der sker således ingen udfældningsreaktion.
4. Produkterne af denne dobbelte substitutionsrefleksion er Ca3(PO4)2 og NCL. Regel 1 siger, at N CL er opløseligt, og ifølge det sjette postulat nedbrydes C a3(PO4)2 ikke.
Sådan vil den ioniske ligning se ud, når reaktionen er fuldført. Og efter eliminering af nedbør opnås denne formel.
5. Det første produkt af denne reaktion, PbSO4, er opløseligt ifølge den fjerde regel, fordi det er sulfat. Det andet produkt KNO3 nedbrydes også i væske, fordi det indeholder nitrat (andet postulat). Derfor forekommer der ingen udfældningsreaktion.
Kemisk proces
Denne handling med at adskille et fast stof under udfældning fra opløsninger sker enten ved at omdanne komponenten til en ikke-opløselig form eller ved at ændre væskens sammensætning, såreducere kvaliteten af varen i den. Forskellen mellem udfældning og krystallisation ligger i høj grad i, om der lægges vægt på den proces, hvorved opløseligheden reduceres, eller hvorved strukturen af det faste stof bliver organiseret.
I nogle tilfælde kan selektiv nedbør bruges til at fjerne støj fra blandingen. Et kemisk reagens tilsættes til opløsningen, og det reagerer selektivt med interferens for at danne et bundfald. Det kan derefter adskilles fysisk fra blandingen.
Bundfald bruges ofte til at fjerne metalioner fra vandige opløsninger: Sølvioner til stede i en flydende s altkomponent såsom sølvnitrat, som udfældes ved tilsætning af klormolekyler, forudsat at der f.eks. anvendes natrium. Ionerne af den første komponent og den anden kombineres for at danne sølvchlorid, en forbindelse, der er uopløselig i vand. På samme måde omdannes bariummolekyler, når calcium udfældes af oxalat. Skemaer er blevet udviklet til analyse af blandinger af metalioner ved sekventiel påføring af reagenser, der udfælder specifikke stoffer eller deres tilknyttede grupper.
I mange tilfælde kan en hvilken som helst betingelse vælges, hvorunder stoffet udfældes i en meget ren og let adskillelig form. At isolere sådanne bundfald og bestemme deres masse er nøjagtige metoder til udfældning, at finde mængden af forskellige forbindelser.
Når man forsøger at adskille et fast stof fra en opløsning, der indeholder flere komponenter, inkorporeres uønskede bestanddele ofte i krystallerne, hvilket reducerer deresrenhed og forringer analysens nøjagtighed. En sådan forurening kan reduceres ved at arbejde med fortyndede opløsninger og langsomt tilsætte fældningsmidlet. En effektiv teknik kaldes homogen udfældning, hvor det syntetiseres i opløsning i stedet for at tilsættes mekanisk. I vanskelige tilfælde kan det være nødvendigt at isolere det forurenede bundfald, genopløse det og også udfælde. De fleste af de forstyrrende stoffer fjernes i den originale komponent, og det andet forsøg udføres i deres fravær.
Derudover er navnet på reaktionen givet af den faste komponent, som dannes som følge af udfældningsreaktionen.
For at påvirke nedbrydningen af stoffer i en forbindelse kræves der et bundfald for at danne en uopløselig forbindelse, enten skabt ved vekselvirkning mellem to s alte eller en ændring i temperatur.
Denne udfældning af ioner kan tyde på, at der har fundet en kemisk reaktion sted, men det kan også ske, hvis koncentrationen af det opløste stof overstiger dens andel af det totale henfald. En handling går forud for en begivenhed kaldet kernedannelse. Når små uopløselige partikler aggregerer med hinanden eller danner en øvre grænseflade med en overflade såsom en beholdervæg eller en frøkrystal.
Nøglefund: nedbør i kemi
I denne videnskab er denne komponent både et verbum og et substantiv. Udfældning er dannelsen af en eller anden uopløselig forbindelse, enten ved at reducere den fuldstændige opløsning af kombinationen eller gennem vekselvirkningen mellem to s altkomponenter.
The solid optrædervigtig funktion. Da det dannes som et resultat af udfældningsreaktionen og kaldes et bundfald. Det faste stof bruges til at rense, fjerne eller ekstrahere s alte. Og også til fremstilling af pigmenter og identifikation af stoffer i kvalitativ analyse.
Nedbør versus nedbør, konceptuel ramme
Terminologi kan være lidt forvirrende. Sådan fungerer det: Dannelsen af et fast stof fra en opløsning kaldes et bundfald. Og den kemiske komponent, der vækker hård nedbrydning i flydende tilstand, kaldes et udfældningsmiddel. Hvis partikelstørrelsen af den uopløselige forbindelse er meget lille, eller hvis tyngdekraften ikke er tilstrækkelig til at trække den krystallinske komponent til bunden af beholderen, kan bundfaldet fordeles jævnt i væsken og danne en opslæmning. Sedimentering refererer til enhver procedure, der adskiller sediment fra den vandige del af en opløsning, som kaldes supernatanten. En almindelig sedimentationsmetode er centrifugering. Når bundfaldet er fjernet, kan det resulterende pulver kaldes en "blomst".
Endnu et eksempel på obligationsdannelse
Blanding af sølvnitrat og natriumchlorid i vand vil få sølvchlorid til at præcipitere ud af opløsningen som et fast stof. Det vil sige, at i dette eksempel er bundfaldet kolesterol.
Når der skrives en kemisk reaktion, kan tilstedeværelsen af nedbør angives med følgende videnskabelige formel med en pil ned.
Bruger nedbør
Disse komponenter kan bruges til at identificere en kation eller anion i et s alt som en del af en kvalitativ analyse. Overgangsmetaller er kendt for at danne forskellige bundfaldsfarver afhængigt af deres elementære identitet og oxidationstilstand. Udfældningsreaktioner bruges hovedsageligt til at fjerne s alte fra vand. Og også til valg af produkter og til fremstilling af pigmenter. Under kontrollerede forhold frembringer udfældningsreaktionen rene bundfaldskrystaller. I metallurgi bruges de til at hærde legeringer.
Sådan genvinder du sediment
Der er flere udfældningsmetoder, der bruges til at udvinde det faste stof:
- Filtrering. I denne handling hældes opløsningen indeholdende bundfaldet på filteret. Ideelt set forbliver det faste stof på papiret, mens væsken passerer gennem det. Beholderen kan skylles og hældes over filteret for at hjælpe med genopretning. Der er altid noget tab, enten på grund af opløsning i væske, der passerer gennem papir, eller på grund af vedhæftning til det ledende materiale.
- Centrifugering: Denne handling roterer løsningen hurtigt. For at teknikken skal fungere, skal det faste bundfald være tættere end væsken. Den fortættede komponent kan opnås ved at hælde alt vandet ud. Norm alt er tabene mindre end ved filtrering. Centrifugering fungerer godt med små prøvestørrelser.
- Dekantering: denne handling hælder væskelaget ud eller suger det ud af sedimentet. I nogle tilfælde tilsættes yderligere opløsningsmiddel for at adskille vandet fra det faste stof. Dekantering kan bruges med hele komponenten efter centrifugering.
Aldring af nedbør
En proces kaldet fordøjelse opstår, nårdet friske faste stof får lov at forblive i sin opløsning. Typisk stiger temperaturen på hele væsken. Improviseret fordøjelse kan producere større partikler med høj renhed. Processen, der fører til dette resultat, er kendt som "Ostwald-modning".
