Das Präzipitat oder chemische Ausfällung Es ist ein Prozess, der aus der Bildung eines unlöslichen Feststoffs aus der Mischung zweier homogener Lösungen besteht. Im Gegensatz zum Niederschlag von Regen und Schnee „regnet es bei dieser Art von Niederschlag fest“ von der Oberfläche der Flüssigkeit.
In zwei homogenen Lösungen werden Ionen in Wasser gelöst. Wenn diese mit anderen Ionen interagieren (zum Zeitpunkt des Mischens), ermöglichen ihre elektrostatischen Wechselwirkungen das Wachstum eines Kristalls oder eines gallertartigen Feststoffs. Aufgrund der Schwerkraft lagert sich dieser Feststoff auf dem Boden des Glasmaterials ab..
Die Ausfällung wird durch ein Ionengleichgewicht bestimmt, das von vielen Variablen abhängt: von der Konzentration und Art der dazwischenliegenden Spezies bis zur Wassertemperatur und der zulässigen Kontaktzeit des Feststoffs mit dem Wasser..
Darüber hinaus sind nicht alle Ionen in der Lage, dieses Gleichgewicht herzustellen, oder was gleich ist, nicht alle können die Lösung in sehr geringen Konzentrationen sättigen. Um beispielsweise NaCl auszufällen, muss das Wasser verdampft oder mehr Salz hinzugefügt werden..
Eine gesättigte Lösung bedeutet, dass sie sich nicht mehr fest auflösen kann und somit ausfällt. Aus diesem Grund ist die Ausfällung auch ein klares Zeichen dafür, dass die Lösung gesättigt ist..
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Betrachtet man eine Lösung mit gelösten A-Ionen und die andere mit B-Ionen, so sagt die chemische Reaktionsgleichung beim Mischen voraus:
ZU+(ac) + B.-(ac) <=> Abs)
Es ist jedoch „fast“ unmöglich, dass A und B anfänglich allein sind und notwendigerweise von anderen Ionen mit entgegengesetzten Ladungen begleitet werden müssen..
In diesem Fall ist A.+ bildet mit Spezies C eine lösliche Verbindung-, und B- macht das gleiche mit Spezies D.+. Somit fügt die chemische Gleichung nun die neue Spezies hinzu:
AC (ac) + DB (ac) <=> AB (s) + DC (ac)
Art A.+ verdrängt Spezies D.+ festes AB zu bilden; wiederum Art C.- wechselt zu B.- um den löslichen festen Gleichstrom zu bilden.
Das heißt, es treten Doppelverschiebungen auf (Metathesereaktion). Die Fällungsreaktion ist also eine Doppelionenverdrängungsreaktion.
Für das Beispiel im obigen Bild enthält das Becherglas Goldkristalle aus Blei (II) -iodid (PbI)zwei), Produkt der als "goldene Dusche" bekannten Reaktion:
Pb (NR3)zwei(ac) + 2KI (aq) => PbIzwei(s) + 2KNO3(aq)
Nach der vorhergehenden Gleichung ist A = Pbzwei+, C.-= NEIN3-, D = K.+ und B = I.-.
Die Wände des Bechers zeigen kondensiertes Wasser von der intensiven Hitze. Zu welchem Zweck wird das Wasser erwärmt? Verlangsamung des Bildungsprozesses von PbI-Kristallenzwei und betonen die Wirkung der goldenen Dusche.
Bei der Begegnung mit zwei Anionen I.-, das Pb-Kationzwei+ es bildet einen winzigen Kern aus drei Ionen, was nicht ausreicht, um einen Kristall aufzubauen. Ebenso sammeln sich in anderen Regionen der Lösung auch andere Ionen, um Kerne zu bilden; Dieser Vorgang wird als Keimbildung bezeichnet.
Diese Kerne ziehen andere Ionen an und bilden so kolloidale Partikel, die für die gelbe Trübung der Lösung verantwortlich sind..
Auf die gleiche Weise interagieren diese Partikel mit anderen, um Gerinnsel zu erzeugen, und diese Gerinnsel mit anderen, um schließlich den Niederschlag zu erzeugen..
Wenn dies jedoch auftritt, ist der Niederschlag gallertartig, wobei helle Spuren einiger Kristalle durch die Lösung "wandern". Dies liegt daran, dass die Keimbildungsrate größer ist als das Wachstum der Kerne..
Andererseits spiegelt sich das maximale Wachstum eines Kerns in einem brillanten Kristall wider. Um diesen Kristall zu gewährleisten, muss die Lösung leicht übersättigt sein, was durch Erhöhen der Temperatur vor der Ausfällung erreicht wird..
Wenn die Lösung abkühlt, haben die Kerne genügend Zeit zum Wachsen. Da außerdem die Konzentration der Salze nicht sehr hoch ist, steuert die Temperatur den Keimbildungsprozess. Folglich kommen beide Variablen dem Auftreten von PbI-Kristallen zugute.zwei.
Der PbIzwei stellt ein Gleichgewicht zwischen diesem und den Ionen in Lösung her:
PbIzwei(s) <=> Pbzwei+(ac) + 2I-(ac)
Die Konstante dieses Gleichgewichts wird als Löslichkeitsproduktkonstante K bezeichnetps. Der Begriff "Produkt" bezieht sich auf die Multiplikation der Konzentrationen der Ionen, aus denen der Feststoff besteht:
K.ps= [Pbzwei+] [ICH-]]zwei
Hier setzt sich der Feststoff aus den in der Gleichung ausgedrückten Ionen zusammen; Dies berücksichtigt jedoch nicht den Feststoff in diesen Berechnungen.
Die Konzentrationen der Pb-Ionenzwei+ und ich Ionen- sind gleich der Löslichkeit von PbIzwei. Das heißt, durch Bestimmen der Löslichkeit von einem von diesen können die des anderen und die Konstante K berechnet werdenps.
Was sind die Werte von K.ps für wasserlösliche Verbindungen? Es ist ein Maß für den Unlöslichkeitsgrad der Verbindung bei einer bestimmten Temperatur (25 ° C). Je kleiner ein K.ps, desto unlöslicher ist es.
Durch Vergleichen dieses Wertes mit denen anderer Verbindungen kann daher vorhergesagt werden, welches Paar (z. B. AB und DC) zuerst ausfällt. Im Fall der hypothetischen Verbindung DC ist ihre K.ps es kann so hoch sein, dass es höhere Konzentrationen von D erfordert, um auszufällen+ oder von C.- in Lösung.
Dies ist der Schlüssel zu dem, was als fraktionierter Niederschlag bekannt ist. Auch das K kennenps Für ein unlösliches Salz kann die Mindestmenge berechnet werden, um es in einem Liter Wasser auszufällen.
Im Fall des KNO3 es gibt kein solches Gleichgewicht, daher fehlt K.ps. In der Tat ist es ein sehr wasserlösliches Salz..
Niederschlagsreaktionen sind einer der Prozesse, die die Welt der chemischen Reaktionen bereichern. Einige zusätzliche Beispiele (neben dem goldenen Schauer) sind:
AgNO3(aq) + NaCl (aq) => AgCl (s) + NaNO3(ac)
Das obere Bild zeigt die Bildung des weißen Silberchloridniederschlags. Im Allgemeinen haben die meisten Silberverbindungen weiße Farben.
BaClzwei(ac) + K.zweiSW4(ac) => BaSO4(s) + 2KCl (aq)
Es bildet sich ein weißer Niederschlag von Bariumsulfat.
2 KURS4(aq) + 2NaOH (aq) => Cuzwei(OH)zweiSW4(s) + NazweiSW4(ac)
Der bläuliche Niederschlag von zweibasischem Kupfer (II) sulfat bildet sich.
2AgNO3(ac) + K.zweiCrO4(ac) => AgzweiCrO4(s) + 2KNO3(ac)
Der orangefarbene Niederschlag von Silberchromat bildet sich.
CaClzwei(ac) + NazweiCO3(ac) => CaCO3(s) + 2NaCl (aq)
Der weiße Niederschlag von Calciumcarbonat, auch als Kalkstein bekannt, bildet sich.
Glaube (NEIN3)3(aq) + 3NaOH (aq) => Fe (OH)3(s) + 3NaNO3(ac)
Schließlich bildet sich der orangefarbene Niederschlag von Eisen (III) -hydroxid. Somit erzeugen Fällungsreaktionen jede Verbindung.
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