Осадки (химия)

В растворе водном осаждение - это «седиментация твердого материала (осадок) из раствора жидкости». ^{[ 1 ]}^{[ 2 ]} Сформированное твердое вещество называется осадками . ^{[ 3 ]} В случае неорганической химической реакции, приводящей к осадкам, химический реагент, вызывающий твердость, называется осадком . ^{[ 4 ]}

Прозрачная жидкость, оставшаяся над осажденной или центрифугированной твердой фазы, также называется супернат или супернатант .

Понятие осадков также может быть распространено на другие области химии ( органическая химия и биохимия ) и даже применяться к твердой фазам (например, металлургии и сплавов ), когда твердые примеси отделяются от твердой фазы.

Сверхпрочное место

Осаждение соединения может возникнуть, когда его концентрация превышает растворимость . Это может быть связано с изменениями температуры, испарения растворителя или путем смешивания растворителей. Осадки происходит быстрее из сильно перенасыщенного раствора.

Образование осадка может быть вызвано химической реакцией. Когда раствор хлорида бария реагирует с серной кислотой белый осадок сульфата бария , образуется . Когда раствор йодида калия реагирует с раствором нитрата свинца (II) желтый осадок свинца (II) , образуется .

Неорганическая химия

Формирование осадка полезно при обнаружении типа катиона в соли . Для этого щелочные сначала реагирует с неизвестной солью, чтобы получить осадок, который является гидроксидом неизвестной соли. Чтобы идентифицировать катион, отмечается цвет осадка и его растворимость в избытке. Подобные процессы часто используются в последовательности - например, раствор нитрата бария будет реагировать с ионами сульфата с образованием твердого осадка сульфата бария , что указывает на то, что присутствуют ионы сульфата.

Общим примером осадков из водного раствора является пример хлорида серебра . Когда нитрат серебра (Agno ₃ ) добавляется в раствор хлорида калия (KCL), наблюдается осаждение белого твердого вещества (AGCL). ^{[ 5 ]}^{[ 6 ]}

{\ce {AgNO3 + KCl -> AgCl (v) + KNO3}}

Ионное уравнение позволяет написать эту реакцию, детализируя диссоциированные ионы, присутствующие в водном растворе.

{\ce {Ag+ + NO3^- + K+ + Cl^- -> AgCl (v) + K+ + NO3^-}}

Восстановительное осаждение

является Редактор Уолдена иллюстрацией реакции восстановления, непосредственно сопровождаемой осаждением менее растворимого соединения из -за его более низкой химической валентности:

{\ce {Cu + 2 Ag+ -> Cu^2+ + 2 Ag}}

Редактор Уолдена, изготовленный из крошечных серебра , полученных путем погружения медного провода в раствор нитрата кристаллов серебра ⁺ + 1 и ^– → Ag) в окислительно -восстановительной потенциальной шкале.

Коллоидные суспензии

Без достаточных сил притяжения ( например , силы Ван -дер -Ваальса ), чтобы объединить твердые частицы вместе и удалить их из раствора путем тяжести ( оседание ), они остаются в суспензии и образуют коллоиды . Седиментация может быть ускорена путем высокоскоростного центрифугирования . Полученная таким образом компактная масса иногда называется «гранулом».

Пищеварение и ускоряет старение

Пищеварение, или осаждение старения , происходит, когда свежеприготовленный осадок остается, обычно при более высокой температуре , в растворе, из которого он осаждается. Это приводит к более чистым и большим перекристаллизованным частицам. Физико-химический процесс, лежащий в основе пищеварения, называется созреванием Остевальда . ^{[ 7 ]}^{[ 8 ]}

Органическая химия

Кристаллы *мезо* -тетратолилпорфирина из рефлюкса пропионовой кислоты осаждаются при охлаждении. Фотография воронки Бюхнера на вершине колбы Бюхнера .

В то время как реакции осадков могут быть использованы для изготовления пигментов , удаления ионов из раствора при обработке воды , а в классическом качественном неорганическом анализе осадки также обычно используются для выделения продуктов органической реакции во время операций по обработке и очистке. В идеале продукт реакции нерастворим в растворителе, используемом для реакции. Таким образом, он осаждается при образовании, предпочтительно образуя чистые кристаллы . Примером этого может быть синтез порфиринов в рефлюксной пропионовой кислоте . Охлаждая реакционную смесь до комнатной температуры, кристаллы порфирина осаждаются и собираются фильтрацией на фильтре Бюхнера, как показано на фотографии здесь рядом: ^{[ 9 ]}

Осадки также могут возникнуть, когда добавляется антисродозий (растворитель, в котором продукт нерастворим), что значительно уменьшает растворимость желаемого продукта. После этого осадок может быть легко разделен путем декантирования , фильтрации или центрифугирования . Примером будет синтез CR ³⁺Хлорид тетрафенилпорфирина : вода добавляется в раствор диметилформамида (DMF), в котором произошла реакция, и продукт осаждается. ^{[ 10 ]} Осадки полезны при очистке многих других продуктов: например , грубая BMIM -Cl занимается в ацетонитриле и падает в этилацетат , где оно осаждается. ^{[ 11 ]}

Биохимия

Очистка и разделение белков могут быть выполнены путем осаждения при изменении природы растворителя или значения его относительной диэлектрической проницаемости ( например , заменой воды на этанол ) или путем увеличения ионной силы раствора. Поскольку белки имеют сложные третичные и четвертичные структуры из -за их специфического складывания и различных слабых межмолекулярных взаимодействий ( например , водородных мостов), эти надстройки могут быть модифицированы, а белки денатурированы и осаждены. Другое важное применение антислеточного состава заключается в осадке ДНК этанола .

Металлургия и сплавы

В твердых фазах осаждение происходит, если концентрация одного твердого вещества выше предела растворимости в твердом твердого веществ Ионная имплантация , и температура достаточно высока, чтобы диффузия может привести к сегрегации на осадки. Осадки в твердых веществах обычно используются для синтеза нанокластеров . ^{[ 12 ]}

В металлургии осадки из твердого раствора также являются способом укрепления сплавов .

Осаждение керамических фаз в металлических сплавах , таких как гидриды циркония в циркалоя облицовке ядерных топливных штифтов, также может сделать металлические сплавы хрупкими и привести к их механическому отказам. Поэтому правильно овладеть точными условиями температуры и давления при охлаждении отработавшего ядерного топлива имеет важное значение для того, чтобы избежать повреждения их облицовки и для сохранения целостности элементов отработавшего топлива в долгосрочной перспективе в сухих бочках для хранения и в условиях геологического утилизации.

Промышленные процессы

Осаждение гидроксида, вероятно, является наиболее широко используемым промышленным процессом осаждения, в котором гидроксиды металлов образуются путем добавления гидроксида кальция ( Slaked Lime ) или гидроксида натрия ( каустическая сода ) в качестве осадки.

История

Порошки, полученные из различных процессов осадков, также исторически были известны как «цветы».

Смотрите также

Ссылки

^ «Осадки» . Золотая книга IUPAC .
^ «Химическое осаждение» . Энциклопедия Британская . Получено 2020-11-28 .
^ "Осадить" . Merriam-Webster.com Словарь . Мерриам-Уэбстер . Получено 2020-11-28 .
^ «Опытный» . Merriam-Webster.com Словарь . Мерриам-Уэбстер . Получено 2020-11-28 .
^ Zumdahl, Steven S.; Decoste, Donald J. (2012). Химические принципы . Cengage Learning. ISBN 978-1-133-71013-4 .
^ Zumdahl, Steven S.; Decoste, Donald J. (2018). Вводная химия: фонд . Cengage Learning. ISBN 978-1-337-67132-3 .
^ Vengrenovitch, Rd (1982). «О теории созревания Отвальда». Acta Metallurgica . 30 (6): 1079–1086. doi : 10.1016/0001-6160 (82) 90004-9 . ISSN 0001-6160 .
^ Voorhees, PW (1985). «Теория созревания Остевальда». Журнал статистической физики . 38 (1–2): 231–252. Bibcode : 1985JSP .... 38..231V . doi : 10.1007/bf01017860 . ISSN 0022-4715 . S2CID 14865117 .
^ Ad adler; Fr longo; JD Finarelli; J. Goldmacher; J. Assour; Л. Корсакофф (1967). «Упрощенный синтез мезотетрафенилпорфина». J. Org. Химический 32 (2): 476. DOI : 10.1021/JO01288A053 .
^ Алан Д. Адлер; Фредерик Р. Лонго; Фрэнк Кампас; Джин Ким (1970). «О приготовлении металлопорфиринов». Журнал неорганической и ядерной химии . 32 (7): 2443. DOI : 10.1016/0022-1902 (70) 80535-8 .
^ Dupont, J., Consorti, C., Suarez, P., De Souza, R. (2004). «Приготовление 1-бутил-3-метил-имидазолия на основе комнатной температуры ионных жидкостей» . Органические синтезы {{cite journal}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link); Собранные объемы , вып. 10, с. 184 .
^ Дхара С. (2007). «Формирование, динамика и характеристика наноструктур путем облучения ионного луча». Критические обзоры в твердом состоянии и науках о материалах . 32 (1): 1–50. Bibcode : 2007crssm..32 .... 1d . doi : 10.1080/10408430601187624 . S2CID 98639891 .

Дальнейшее чтение

Zumdahl, Steven S. (2005). Химические принципы (5 -е изд.). Нью -Йорк: Хоутон Миффлин. ISBN 0-618-37206-7 .

Внешние ссылки

[1] «Осадки» . Золотая книга IUPAC .

[2] «Химическое осаждение» . Энциклопедия Британская . Получено 2020-11-28 .

[3] "Осадить" . Merriam-Webster.com Словарь . Мерриам-Уэбстер . Получено 2020-11-28 .

[4] «Опытный» . Merriam-Webster.com Словарь . Мерриам-Уэбстер . Получено 2020-11-28 .

[ZumdahlDeCoste2012-5] Zumdahl, Steven S.; Decoste, Donald J. (2012). Химические принципы . Cengage Learning. ISBN 978-1-133-71013-4 .

[ZumdahlDeCoste2018-6] Zumdahl, Steven S.; Decoste, Donald J. (2018). Вводная химия: фонд . Cengage Learning. ISBN 978-1-337-67132-3 .

[Vengrenovitch1982-7] Vengrenovitch, Rd (1982). «О теории созревания Отвальда». Acta Metallurgica . 30 (6): 1079–1086. doi : 10.1016/0001-6160 (82) 90004-9 . ISSN 0001-6160 .

[Voorhees1985-8] Voorhees, PW (1985). «Теория созревания Остевальда». Журнал статистической физики . 38 (1–2): 231–252. Bibcode : 1985JSP .... 38..231V . doi : 10.1007/bf01017860 . ISSN 0022-4715 . S2CID 14865117 .

[9] Ad adler; Fr longo; JD Finarelli; J. Goldmacher; J. Assour; Л. Корсакофф (1967). «Упрощенный синтез мезотетрафенилпорфина». J. Org. Химический 32 (2): 476. DOI : 10.1021/JO01288A053 .

[10] Алан Д. Адлер; Фредерик Р. Лонго; Фрэнк Кампас; Джин Ким (1970). «О приготовлении металлопорфиринов». Журнал неорганической и ядерной химии . 32 (7): 2443. DOI : 10.1016/0022-1902 (70) 80535-8 .

[11] Dupont, J., Consorti, C., Suarez, P., De Souza, R. (2004). «Приготовление 1-бутил-3-метил-имидазолия на основе комнатной температуры ионных жидкостей» . Органические синтезы {{cite journal}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link); Собранные объемы , вып. 10, с. 184 .

[12] Дхара С. (2007). «Формирование, динамика и характеристика наноструктур путем облучения ионного луча». Критические обзоры в твердом состоянии и науках о материалах . 32 (1): 1–50. Bibcode : 2007crssm..32 .... 1d . doi : 10.1080/10408430601187624 . S2CID 98639891 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]