Precipitado (kemio)

Ĉi tiu artikolo temas pri la ĥemia nocio precipitado. Por aliaj signifoj vidu la artikolon precipitado.

En kemio precipitado estas la kreo de solido. Kiam la reakcio okazas en likva solvaĵo, la solido formita estas la 'precipitaĵo'. La kemiaĵo kiu kaŭzas la reakcion estas la 'precipitanto'. Sen sufiĉa forto de gravito (sinkado) kunigi la partiklojn, la precipitaĵo restas kiel suspensiaĵo. Post sedimentiĝo, precipe uzante centrifugilon sinkigi ĝin en kompaktan amason, la precipitaĵon oni povas nomi 'buleto'. La likvaĵo restanta super la solido estas la 'superstaranta' solvaĵo.

Ofte la formado de precipitaĵo indikas la okazon de kemia reakcio. Se oni verŝas solvaĵon de arĝenta nitrato en solvaĵon de natria klorido, kemia reakcio okazas formante blankan precipitaĵon de arĝenta klorido. Kiam solvaĵo de kalia jodato reagas kun solvaĵo de plumba (II) nitrato, formiĝas flava precipitaĵo de plumba jodato.

Precipitado povas okazi se la koncentriĝo de solvitaĵo preterpasas ĝian solveblecon (ekzemple, miksante solvantojn aŭ ŝanĝante ilian temperaturon). Precipitado  povas okazi rapide el supersaturita solvaĵo.

En solidoj, precipitado okazas se la koncentriĝo de unu solido estas super la solvebleca limo en la gastiganta solido, ekzemple rapidhardado aŭ jonenplantado kaj la temperaturo estas sufiĉe alta por ke difuzo apartigu en precipitaĵojn. Precipitado en solidoj estas rutine uzata por sintezi nanoakumuliĝojn.

Grava stadio de la precipita procezo estas la komenciĝo de nukleiĝo. La kreo de hipoteza solida partiklo inkluzivas la formadon de interfaco, kiu postulas ioman energion bazitan sur la relativa surfaca energio de la solido kaj la solvaĵo. Se ĉi tiu energio ne estas havebla kaj taŭga nukleiĝa surfaco ne estas havebla, supersaturiĝo okazas.

Aplikoj

Kristaloj de meso-tetratoluilporfirino el reflua kondensado de propionata acido precipitiĝas je malvarmigo.

Kupro el drato delokigas arĝenton en solvaĵo de arĝenta nitrato en kiun ĝi metiĝas, kaj solida arĝento precipitiĝas.

Precipitaj reakcioj estas utilaj por produkti pigmentojn, forigi salojn el akvo en akvopurigado, kaj en klasika kvalita neorganika analizo.

Precipitado estas ankaŭ utila por izoli la produktojn de reakcio dum sintezado. Ideale, la produkto de la reakcio estu nesolvebla en la reakcia solvanto. Tiel, ĝi precipitiĝas dum ĝi formiĝas, prefere formante purajn kristalojn. Ekzemplo tia estas la sintezo de porfirinoj en refluanta propionata acido. Malvarmigante la reakcian miksaĵon al ĉambra temperaturo, kristaloj de la porfirino precipitas kaj kolektiĝas per filtrado:

Precipitado ankaŭ povas okazi kiam oni enmetas antisolvanton (solvanton en kiu la produkto estas nesolvebla), treege reduktante la solveblecon de la dezirita produkto. Poste, estas facile apartigi la precipitaĵon per filtrado, dekantado aŭ centrifugado). Ekzemplo estas la sintezo de kromika tetrafenilporfirina klorido: oni aldonas akvon al  la DMF-solvaĵo kaj la produkto precipitiĝas. Precipitado estas ankaŭ utila por purigi produktojn: oni solvas krudan bmim-Cl en acetonitrilo kaj verŝas ĝin en etilan acetaton, kie ĝi precipitiĝas. Alia grava apliko de antisolvanto estas precipitiĝo de DNA per aldono de etanolo.

En metalurgio, precipitado el solida solvaĵo estas utila metodo plifortigi alojojn; ĉi tiu procezo estas konata kiel solid-solvaĵa plifortigo.

Bildigi per kemiaj ekvacioj

Ekzemplo de precipita reakcio: arĝenta nitrato (AgNO3) en akvo aldoniĝas al solvaĵo enhavanta kalian kloridon (KCl), kaj oni observas la precipitaĵon de blanka solido, arĝenta klorido (AgCl). (Zumdahl, 2005)

AgNO3 (aq) + KCl (aq) → AgCl (s) + KNO3 (aq)

Ĉi tiu reago esti skribebla por emfazi la disociitajn jonojn en kombinita solvaĵo. Ĉi tiu nomiĝas jona ekvacio.

Ag+ (aq) ⁺ NO3− (aq) ⁺ K+ (aq) ⁺ Cl− (aq) → AgCl (s) + K+ (aq) + NO3− (aq)

Alia metodo prezenti precipitan reakcion estas per neta jona reakcio. En ĉi tiu okazo, eventualaj spektantaj jonoj (kiuj ne kontribuas al la reakcio) estas ellasitaj el la formulo. Tio simpligas la suprajn ekvaciojn al la sekvanta:

Ag⁺ (aq) + Cl− (aq) → AgCl (s)

Koloroj de precipitaĵoj

Multaj kombinaĵoj enhavantaj metalajn jonojn produktas precipitaĵojn kun distingaj koloroj. La jenaj estas tipaj koloroj por diversaj metaloj. Tamen, multaj de ĉi tiuj kombinaĵoj povas produkti kolorojn tre malsamajn ol tiuj listigitaj.

Oro	Oranĝa
Kromo	Profunde verda, neklare verda, oranĝa, purpura, flava, bruna
Kobalto	Rozkolora
Kupro	Blua
Fero (II)	Verda
Fero (III)	Ruĝete bruna
Mangano	Palroza
Nikelo	Verda

Plejmultaj kombinaĵoj formas blankajn precipitaĵojn.

Anjona-Katjona analizo

Precipitaĵa formado estas utila por distingi la tipon de katjono en salo. Por fari tion, alkalo unue reakcias kun la nekonata salo produkti precipitaĵon kiu estas la hidroksido de la nekonata salo. Por identigi la katjonon, oni notas la koloron de la precipitaĵo kaj ĝian solveblecon en eksceso. Similaj procezoj estas ofte uzataj en sinsekvo - ekzemple, solvaĵo de baria nitrato reakcias kun sulfataj jonoj formi solidan barian sulfaton, indikante ke probable ĉeestas sulfataj jonoj.

Digestado

Digestado aŭ maturiĝo de la precipitaĵo, okazas kiam ĵus formita precipitaĵo estas lasita, kutime ĉe pli alta temperaturo, en la solvaĵo el kiu ĝi precipitiĝis. Rezultas pli puraj kaj pli grandaj partikloj. La fizika-kemia procezo sur kiu baziĝas digestado estas nomita Ostwald-maturiĝo.

Vidu ankaŭ

• Frakcia kristaligo (kemio)
• Rekristaligo (kemio)

Literaturo

• Zumdahl, Steven S.. (2005) Chemical Principles, 5‑a eldono, New York: Houghton Mifflin. ISBN 0-618-37206-7.

 Zumdahl, Steven S.. (2005) Chemical Principles, 5‑a eldono, New York: Houghton Mifflin. ISBN 0-618-37206-7.  

• Smith, Mark. (1993) Principles of Science.

 

Eksteraj ligiloj

• angle [1]
• angle Precipitation reactions of certain cations (Precipitaj reakcioj de certaj anjonoj)
• angle Digestion Instruments Arkivigite je 2013-10-15 per la retarkivo Wayback Machine
• angle A Thesis on pattern formation in precipitation reactions