Talog ili kemijski taloženje je proces koji se sastoji u oblikovanju netopljiva krutina iz smjese dva homogena otopina. Za razliku od oborina kiše i snijega, u ovoj vrsti oborina „kruti čvrsto“ s površine tekućine.
U dvije homogene otopine ioni se rastvaraju u vodi. Kad su u interakciji s drugim ionima (u vrijeme miješanja), njihove elektrostatičke interakcije omogućuju rast kristala ili želatinozne krute tvari. Zbog djelovanja gravitacije, ta kruta tvar se taloži na dnu staklenog materijala.
Precipitacija upravlja ionskom ravnotežom, koja ovisi o mnogim varijablama: od koncentracije i prirode interventne vrste do temperature vode i dozvoljenog vremena kontakta krutine s vodom.
Uz to, nisu svi ioni sposobni uspostaviti ravnotežu, ili ono što je isto, ne mogu svi zasićivati otopinom u vrlo malim koncentracijama. Na primjer, za taloženje NaCl potrebno je isparavati vodu ili dodati više soli.
Zasićena otopina znači da ne može otapati više čvrste tvari, pa se taloži. Iz tog razloga su oborine također jasan znak da je otopina zasićena.
Reakcija oborina
Uzimajući u obzir otopinu s otopljenim A ionima, a drugu s B iona, kad se pomiješa, kemijska jednadžba reakcije predviđa:
A + (ac) + B - (ac) <=> AB (s)
Međutim, "gotovo" je nemoguće da A i B u početku budu sami, nužno da ih prate i drugi ioni sa suprotnim nabojima.
U ovom slučaju, A + tvori topljivi spoj s C - vrstama, a B - isto s D + vrstama. Dakle, kemijska jednadžba dodaje nove vrste:
AC (ac) + DB (ac) <=> AB (s) + DC (ac)
Vrsta A + istiskuje vrste D + kako bi formirala krutu AB; zauzvrat, vrsta C - potiskuje B - kako bi tvorio topljivi kruti DC.
Odnosno, događaju se dvostruka pomaka (reakcija metateze). Dakle, reakcija taloženja je reakcija pomicanja dvostrukih iona.
Za primjer na gornjoj slici čaša sadrži zlatne kristale olovnog (II) jodida (PbI 2), proizvod takozvane reakcije "zlatnog tuša":
Pb (NO 3) 2 (ac) + 2KI (aq) => PbI 2 (s) + 2KNO 3 (aq)
Prema prethodnoj jednadžbi, A = Pb 2+, C - = NO 3 -, D = K + i B = I -.
Stvaranje taloga
Zidovi čaše pokazuju kondenziranu vodu od velike vrućine. U koju svrhu se zagrijava voda? Za usporavanje procesa stvaranja kristala PbI 2 i naglašavanje učinka zlatnog tuša.
Kad se susretne s dva I - aniona, kation Pb 2+ tvori sićušno jezgro od tri iona, što nije dovoljno za izgradnju kristala. Slično tome, u drugim regijama otopine i drugi ioni se također okupljaju i tvore jezgre; Taj je proces poznat kao nukleacija.
Te jezgre privlače druge ione, pa ona raste i formira koloidne čestice, odgovorne za žutu oblačnost otopine.
Na isti način, te čestice međusobno djeluju da uzrokuju ugrušake, a ti ugrušci s drugima, da konačno nastanu talog.
Međutim, kada se to dogodi, talog je želatinozan, sa svijetlim nakazima nekih kristala koji "lutaju" kroz otopinu. To je zato što je brzina nukleacije veća od rasta jezgara.
S druge strane, maksimalni rast jezgre ogleda se u sjajnom kristalu. Da bi se zajamčio ovaj kristal, otopina mora biti malo zasićena, što se postiže povećanjem temperature prije taloženja.
Dakle, kako se otopina hladi, jezgre imaju dovoljno vremena za rast. Nadalje, budući da koncentracija soli nije vrlo visoka, temperatura kontrolira proces nukleacije. Prema tome, oba varijable koristi pojavu pBI 2 kristala.
Proizvod topljivosti
PbI 2 uspostavlja ravnotežu između nje i iona u otopini:
PbI 2 (s) <=> Pb 2+ (ac) + 2I - (ac)
Konstanta ove ravnoteže naziva se konstanta topljivosti proizvoda, K ps. Izraz "proizvod" odnosi se na množenje koncentracija iona koji čine krutu tvar:
K ps = 2
Ovdje se krutina sastoji od iona izraženih u jednadžbi; međutim, u tim proračunima ne smatra se čvrstim.
Koncentracije iona Pb 2+ i I - iona jednake su topljivosti PbI 2. To jest, određivanjem topljivosti jednog od toga, drugog i konstantnog K ps može se izračunati.
Čemu su namijenjene K ps vrijednosti za slabo topive spojeve u vodi? To je mjera stupnja nerastljivosti spoja na određenoj temperaturi (25 ° C). Dakle, manji K ps, više netopljivih je.
Stoga, uspoređujući ovu vrijednost sa vrijednostima drugih spojeva, može se predvidjeti koji će par (npr. AB i DC) precipitirati prvi. U slučaju hipotetičkog spoja DC, njegov K ps može biti toliko visok da zahtijeva veće koncentracije otopine D + ili C - u talogu.
To je ključ onoga što se naziva frakcijskim oborinama. Isto tako, znajući K ps za netopljivu sol, može se izračunati minimalna količina koja se istaloži u jednoj litri vode.
Međutim, u slučaju KNO 3 nema takve ravnoteže, pa mu nedostaje K ps. U stvari, to je visoko topiva sol u vodi.
Primjeri
Reakcije oborina jedan su od procesa koji obogaćuju svijet kemijskih reakcija. Neki dodatni primjeri (osim zlatnog tuša) su:
AgNO 3 (aq) + NaCl (aq) => AgCl (s) + NaNO 3 (aq)
Gornja slika prikazuje stvaranje bijelog taloga srebrnog klorida. Općenito, većina spojeva srebra ima bijelu boju.
BaCl 2 (aq) + K 2 SO 4 (aq) => BaSO 4 (s) + 2KCl (aq)
Nastaje bijeli talog barijevog sulfata.
2CuSO 4 (aq) + 2NaOH (aq) => Cu 2 (OH) 2 SO 4 (s) + Na 2 SO 4 (aq)
Plavkast talog dvobaznog bakrenog (II) sulfata tvori.
2AgNO 3 (aq) + K 2 CrO 4 (aq) => Ag 2 CrO 4 (s) + 2KNO 3 (aq)
Narančasti talog srebrnog kromata formira.
CaCl 2 (aq) + Na 2 CO 3 (aq) => CaCO 3 (s) + 2NaCl (aq)
Oblikuje se bijeli talog kalcijevog karbonata, poznat i kao vapnenac.
Fe (NO 3) 3 (aq) + 3NaOH (aq) => Fe (OH) 3 (s) + 3NaNO 3 (aq)
Konačno, formira se narančasti talog željezovog (III) hidroksida. Na taj način reakcijama oborina nastaje bilo koji spoj.
Reference
- Day, R., i Underwood, A. Kvantitativna analitička kemija (5. izd.). Dvorana PEARSON Prentice, str 97-103.
- Der Kreole. (6. ožujka 2011.). Zlatna kiša., Preuzeto 18. travnja 2018. s: commons.wikimedia.org
- Anne Marie Helmenstine, dr. Sc. (9. travnja 2017.). Definicija reakcije oborina. Preuzeto 18. travnja 2018. s: thinkco.com
- le Châtelier-ovo načelo: Reakcije oborina. Preuzeto 18. travnja 2018. s: digipac.ca
- Prof. Botch. Kemijske reakcije I: Neto ionske jednadžbe. Preuzeto 18. travnja 2018. godine s: lecturedemos.chem.umass.edu
- Luisbrudna. (8. listopada 2012.). Srebrni klorid (AgCl)., Preuzeto 18. travnja 2018. s: commons.wikimedia.org
- Whitten, Davis, Peck i Stanley. Kemija. (8. izd.). CENGAGE Učenje, str 150, 153, 776-786.