Sakka tai kemiallinen saostus on prosessi, joka koostuu muodostumista liukenematon kiinteä seoksesta kahden homogeenisia. Toisin kuin sateiden ja lumen saostus, tämän tyyppisissä sateissa "sataa kiinteää" nesteen pinnasta.
Kahteen homogeeniseen liuokseen ionit liuotetaan veteen. Kun nämä ovat vuorovaikutuksessa muiden ionien kanssa (sekoittamishetkellä), niiden sähköstaattiset vuorovaikutukset mahdollistavat kiteen tai geeliytyvän kiinteän aineen kasvun. Painovoiman vaikutuksesta tämä kiinteä aine päätyy laskeutumaan lasimateriaalin pohjalle.
Saostumista säätelee ioninen tasapaino, joka riippuu monista muuttujista: väliintulijan lajien pitoisuuksista ja luonteesta vesilämpötilaan ja kiinteän aineen sallittuun kosketusaikaan veden kanssa.
Lisäksi kaikki ionit eivät kykene muodostamaan tätä tasapainoa, tai mikä on sama, kaikki eivät kykene kyllästämään liuosta erittäin pienillä pitoisuuksilla. Esimerkiksi NaCl: n saostamiseksi on tarpeen haihduttaa vesi tai lisätä enemmän suolaa.
Kylläinen liuos tarkoittaa, että se ei voi liueta enää kiinteää ainetta, joten se saostuu. Tästä syystä saostuminen on myös selvä merkki liuoksen kylläisyydestä.
Sadereaktio
Kun otetaan huomioon liuenneiden A-ionien ja toisen B-ionien kanssa sekoitettuna, reaktion kemiallinen yhtälö ennustaa:
A + (ac) + B - (ac) <=> AB (t)
A: n ja B: n on kuitenkin "melkein" mahdotonta olla aluksi yksin, ja niiden on välttämättä oltava muiden ionien mukana, joilla on vastakkaiset varaukset.
Tässä tapauksessa A + muodostaa liukoinen yhdiste, jossa C - lajeja, ja B - tekee saman D + lajeja. Niinpä kemiallinen yhtälö lisää nyt uudet lajit:
AC (ac) + DB (ac) <=> AB (t) + DC (ac)
Laji A + syrjäyttää laji D + muodostamaan kiinteän AB: n; puolestaan lajin C - syrjäyttää B - muodostamaan liukenevia kiinteitä DC.
Toisin sanoen tapahtuu kaksinkertaisia siirtymiä (metateesireaktio). Joten saostumisreaktio on kaksoisionin siirtymäreaktio.
Että esimerkiksi kuvan yläpuolella, dekantterilasi sisältää kultaa kiteitä lyijy (II) jodidia (PBI 2), tuote on niin sanottu "kulta suihku" reaktio:
Pb (NO 3) 2 (ac) + 2KI (aq) => PbI 2 (s) + 2KN0 3 (aq)
Edellisen yhtälön mukaan A = Pb 2+, C - = NO 3 -, D = K + ja B = I -.
Sakan muodostuminen
Dekantterilasiin seinät näyttävät tiivistynyttä vettä voimakkaasta kuumuudesta. Mihin tarkoitukseen vesi lämmitetään? Hidastaa PbI 2 -kiteiden muodostumisprosessia ja korostaa kultaisen suihkun vaikutusta.
Tavatessaan kaksi I - anionit, Pb 2+ kationi muodostaa pienen ytimen kolmen ionin, mikä ei riitä rakentaa crystal. Samoin liuoksen muilla alueilla muut ionit kerääntyvät myös muodostamaan ytimiä; Tätä prosessia kutsutaan ytimeksi.
Nämä ytimet houkuttelevat muita ioneja, ja siten se kasvaa kolloidisiksi hiukkasiksi, jotka vastaavat liuoksen keltaisesta sameudesta.
Samalla tavalla nämä hiukkaset ovat vuorovaikutuksessa muiden kanssa aiheuttaen hyytymiä ja nämä hyytymät muiden kanssa muodostaen lopulta sakan.
Kuitenkin, kun tätä tapahtuu, sakka on hyytelömäistä, ja siinä on kirkkaita vihjeitä joistakin kiteistä, jotka "vaeltavat" liuoksen läpi. Tämä johtuu siitä, että ytimenmuutosnopeus on suurempi kuin ytimien kasvu.
Toisaalta ytimen maksimikasvu heijastuu loistavaan kiteeseen. Tämän kiteen takaamiseksi liuoksen on oltava hieman ylikyllästetty, mikä saadaan aikaan nostamalla lämpötilaa ennen saostumista.
Siten liuoksen jäähtyessä ytimillä on riittävästi aikaa kasvaa. Lisäksi, koska suolojen pitoisuus ei ole kovin korkea, lämpötila säätelee ytimenmuutosprosessia. Näin ollen sekä muuttujat hyötyä ulkonäkö pBI 2 kiteitä.
Liukoisuus tuote
PBI 2 luodaan tasapaino sen ja ionit liuoksessa:
PbI 2 (s) <=> Pb 2+ (ac) + 2I - (ac)
Tämän tasapainon vakiona kutsutaan liukoisuustuotteen vakiona, K ps. Termi "tuote" tarkoittaa kiinteiden aineiden muodostavien ionien pitoisuuksien kertomista:
K ps = 2
Kiinteä aine muodostuu tässä yhtälössä ilmaistuista ioneista; se ei kuitenkaan pidä kiinteää näissä laskelmissa.
Pitoisuudet Pb 2 + ioneja ja I - ionit ovat yhtä liukoisuutta PBI 2. Toisin sanoen määrittämällä toisen, toisen liukoisuus ja vakio K ps voidaan laskea.
Mitkä ovat K ps- arvot vähän vesiliukoisille yhdisteille? Se on yhdisteen liukenemattomuusasteen mittari tietyssä lämpötilassa (25ºC). Siten mitä pienempi K ps, sitä liukenemattomampi se on.
Siksi vertaamalla tätä arvoa muiden yhdisteiden arvoihin voidaan ennustaa, mikä pari (esim. AB ja DC) saostuu ensin. Tapauksessa hypoteettisen yhdisteen DC, sen K ps voi olla niin korkea, että se vaatii suurempia pitoisuuksia D + tai C - liuoksena ja sakka.
Tämä on avain niin sanottuun osittaiseen sademäärään. Samalla tavoin, kun tiedät liukenemattoman suolan K ps: n, voidaan laskea minimi määrä sen saostamiseksi litrassa vettä.
KNO 3: lla ei kuitenkaan ole tällaista tasapainoa, joten siitä puuttuu K ps. Itse asiassa se on hyvin liukoinen suola veteen.
esimerkit
Sadereaktiot ovat yksi prosesseista, jotka rikastuttavat kemiallisten reaktioiden maailmaa. Muutamia lisäesimerkkejä (kultaisen suihkun lisäksi) ovat:
AgNO 3 (aq) + NaCI (aq) => AgCI (s) + NaNO 3 (aq)
Yläkuva kuvaa valkoisen hopeakloridisaostuman muodostumista. Yleensä useimmilla hopeayhdisteillä on valkoiset värit.
BaCI 2 (aq) + K 2 SO 4 (aq) => BaSO 4 (t) + 2KCl (aq)
Muodostuu bariumsulfaatin valkoinen sakka.
2CuSO 4 (aq) + 2NaOH (aq) => Cu 2 (OH) 2 SO 4 (t) + Na 2 SO 4 (aq)
Kaksiemäksisen kupari (II) sulfaatin sinertävä sakka muodostuu.
2AgNO 3 (aq) + K 2 CrO 4 (aq) => Ag 2 CrO 4 (t) + 2KNO 3 (aq)
Muodostaa hopeakromaatin oranssi sakka.
CaCI 2 (aq) + Na 2 CO 3 (aq) => CaCO 3 (s) + 2NaCl (aq)
Muodostuu kalsiumkarbonaatin valkoinen sakka, joka tunnetaan myös nimellä kalkkikivi.
Fe (NO 3) 3 (aq) + 3NaOH (aq) => Fe (OH) 3 (s) + 3NaNO 3 (aq)
Lopuksi muodostuu rauta (III) hydroksidin oranssi sakka. Tällä tavalla saostusreaktiot tuottavat mitä tahansa yhdistettä.
Viitteet
- Day, R., ja Underwood, A. Kvantitatiivinen analyyttinen kemia (5. painos). PEARSON Prentice Hall, s. 97-103.
- Der Kreole. (6. maaliskuuta 2011). Kultainen sade.. Haettu 18. huhtikuuta 2018, osoitteesta: commons.wikimedia.org
- Anne Marie Helmenstine, FT (9. huhtikuuta 2017). Sadereaktion määritelmä. Haettu 18. huhtikuuta 2018, osoitteesta: thinkco.com
- le Châtelierin periaate: Sadereaktiot. Haettu 18. huhtikuuta 2018, osoitteesta: digipac.ca
- Professori Botch. Kemialliset reaktiot I: Nettoioniset yhtälöt. Haettu 18. huhtikuuta 2018, osoitteesta: lecdemos.chem.umass.edu
- Luisbrudna. (8. lokakuuta 2012). Hopeakloridi (AgCl).. Haettu 18. huhtikuuta 2018, osoitteesta: commons.wikimedia.org
- Whitten, Davis, Peck ja Stanley. Kemia. (8. painos). CENGAGE Learning, s. 150, 153, 776-786.