Precipitacija

Precipitacija je postupak pretvaranja hemijske u čvrstu supstancu iz rastvora, pretvaranjem supstance u netopivi oblik ili superzasićeni rastvor.^[1]^[2] When the reaction occurs in a liquid solution, the solid formed is called the precipitate.^[3] Hemijski agens koji uzrokuje nastanak čvrste supstance naziva se "'precipitant"'.^[4]

Bez dovoljne sile gravitacije (taloženje) da zbliži čvrste čestice, talog ostaje u suspenzija. Nakon sedimentacije, posebno kada se pomoću centrifuga presuje u kompaktnu masu, talog se može nazvati „kuglica“. Precipitati se mogu koristiti kao medij. Tekućina bez taloga koja ostaje iznad čvrste supstance naziva se supernat ili supernatant. Prašci dobiveni od precipitacije takođe su u prošlosti bili poznati kao 'cvjetovi'. Kada se čvrsta supstanca pojavi u obliku celuloznih vlakana koja su prošla hemijsku obradu, postupak se često označava kaa regeneracija.

Ponekad stvaranje precipitata ukazuje na pojavu hemijske reakcije. Kada rastvor barij-hlorida reagira sa sumpornom kiselinom, nastaje bijeli talog barijev-sulfat. Kada rastvor kalij-jodida reaguje sa otopinom olovnog (II) nitrata, nastaje žuti talog olovnog (II) jodida.

Precipitacija se može dogoditi ako koncentracija spoja pređe njegovu rastvorljivost (naprimjer pri miješanju rastvarača ili promjeni njihove temperature). Precipitacije se mogu brzo pojaviti i iz prezasićenih rastvora.

U čvrstim supstancama dolazi do precipitacije ako je koncentracija jedne čvrste supstance iznad granice rastvorljivosti u čvrstoj materiji domaćina, zbog npr. brzog kaljenja ili ionske implantacije, a temperatura je dovoljno visoka da difuzija može dovesti do segregacije u taloge. Precipitacija u čvrstim materijama rutinski se koriste za sintezu nanoklastera.^[5]

Važna faza procesa precipitacije je početak nukleacije. Stvaranje hipotetske čvrste supstance uključuje formiranje interfejsa, koji zahteva malo energije na osnovu relativne površinske energije čvrste supstance i rastvora. Ako ova energija nije dostupna, a nije dostupna odgovarajuća površina nukleacije, dolazi do prezasićenja.

Hidroksidne precipitacije su najčešće korištene industrijska taloženja u kojima metalni hidroksidi nastaju upotrebom kalcij-hidroksida (gašeni kreč) ili natrij-hidroksida (kaustična soda ) kao precipitat.

Primjena

Kristali mezo-tetratolilporfirina iz refluksnog precipitata propionske kiseline, pri hlađenju

Bakar iz žice istiskuje srebro u rastvoru srebro-nitrata u koji je umočen, a čvrsto srebro precipitira.

Reakcije precipitacije mogu se koristiti za izradu pigmenta, uklanjanjem soli iz vode u tretmanu vode i u klasičnoj kvalitativnoj anorganskoj analizi.

Precipitacija se koristi i za izolaciju produkata reakcije tokom hemijske obrade materijala. U idealnom slučaju, produkt reakcije je netopiv u reakcijskom rastvaraču. Dakle, taloži se onako kako nastaje, po mogućnosti formirajući čiste kristale. Primjer za to bila bi sinteza porfirina u refluksu propionske kiseline. Hlađenjem reakcijske smjese na sobnu temperaturu, kristali porfirina se talože i sakupljaju se filtracijom:^[6]

Precipitacija može također nastati i kada se doda „antizotapalo“ (rastvarač u kojem je proizvod nerastvorljiv), drastično smanjujući topljivost željenog proizvoda. Nakon toga, talog se lahko može odvojiti filtracijom, dekantiranjem ili centrifugiranjem. Primjer bi bila sinteza hrom-tetrafenilporfirin hlorida: voda se doda u reakcijsku otopinu DMF i proizvod se istaloži.^[7] Precipitacija je takođe korisna u pročišćavanju proizvoda: sirovi bmim-Cl se preuzme u acetonitril i spusti u etil-acetat, gdja se precipitira.^[8] Druga važna primjena antisolventa je u taloženju etanola u DNK.

U metalurgiji precipitati iz čvrstog rastvora također su koristan način za jačanje legura. Ovaj proces je poznat kao jačanje čvrstog rastvora.

Prikaz pomoću hemijskih jednadžbi

Primjer reakcije precipitacije: Vodeni srebro-nitrat (AgNO₃) dodaje se rastvoru koji sadrži kalij-hlorid (KCl); precipitat je bijele čvrsta supstanca, srebro-hlorid (AgCl).

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

Srebrni hlorid (AgCl) je stvorio čvrstu supstancu koja se opaža kao talog.

Ova reakcija može se napisati naglašavajući disocijaciju iona u kombinovanom rastvoru. Ovo je poznato kao ionska jednadžba.

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

Konačni način predstavljanja reakcije precipitata poznat je kao neto ionska reakcija.

Boje precipitata

Zelene i crvenkasto smeđe mrlje na uzorku jezgra krečnjaka, odgovaraju talozima oksida / hidroksida Fe ₂₊ i Fe ₃₊.

Mnogi spojevi koji sadrže metalne ione proizvode precipitatw karakterističnih boja. Slijede karakteristične boje za razne metale. Međutim, mnogi od ovih spojeva mogu proizvesti boje koje se vrlo razlikuju od navedeni

Zlato	Crna
Hrom	Tamnozelena, mutno zelena, narandžasta, ljubičasta/purpurna
Kobalt	Ružičasta
Bakar	Plava
Gvožđe(II)	Zelena
Gvožđe(III)	Crvenkasto smeđa
Mangan	Blijedo ružičasta
Nikl	Zelena
Olovo	Žuta

Ostali spojevi uglavnom formiraju bijele taloge.

Analiza aniona / kationa

Stvaranje taloga korisno je za otkrivanje vrste kationa u solima. Da bi to postigao, alkalija prvo reagira s nepoznatom solju dajući talog koji je hidroksid nepoznate soli. Da bi se identificirao kation, bilježe se boja taloga i njegova suvišna topivost. Slični postupci se često koriste u nizu –naprimjer, rastvor barij-nitrata će reagirati sa sulfatnim ionima da bi se stvorio čvrsti talog barij-sulfata, što ukazuje da je vjerovatno da su prisutni sulfatni ioni.

Razlaganje

Digestija ili starenje precipitata , događa se kada ostane svježe formirani talog, obično na višoj temperaturi, u otopini iz koje precipitira. Rezultat su čistije i veće čestice. Fizičko-hemijski proces koji leži u osnovi probave naziva se Ostwaldovo sazrijevanje.

Također pogledajte

Reference

^ "Precipitation (Chemical) - an overview | ScienceDirect Topics". ScienceDirect. Pristupljeno 28. 11. 2020.
^ "Chemical precipitation". Encyclopedia Britannica. Pristupljeno 28. 11. 2020.
^ "Definition of Precipitate". Merriam-Webster. Pristupljeno 28. 11. 2020.
^ "Definition of Precipitant". Merriam-Webster. Pristupljeno 28. 11. 2020.
^ Dhara, S. (2007). "Formation, Dynamics, and Characterization of Nanostructures by Ion Beam Irradiation". Critical Reviews in Solid State and Materials Sciences. 32 (1): 1–50. Bibcode:2007CRSSM..32....1D. doi:10.1080/10408430601187624.
^ A. D. Adler; F. R. Longo; J. D. Finarelli; J. Goldmacher; J. Assour; L. Korsakoff (1967). "A simplified synthesis for meso-tetraphenylporphine". J. Org. Chem. 32 (2): 476. doi:10.1021/jo01288a053.
^ Alan D. Adler; Frederick R. Longo; Frank Kampas; Jean Kim (1970). "On the preparation of metalloporphyrins". Journal of Inorganic and Nuclear Chemistry. 32 (7): 2443. doi:10.1016/0022-1902(70)80535-8.
^ Org-Synth|author=Dupont, J., Consorti, C., Suarez, P., de Souza, R.|title=Preparation of 1-Butyl-3-methyl imidazolium-based Room Temperature Ionic Liquids|collvol=10|collvolpages=184|year=2004|prep=v79p0236}}

Dopunska literatura

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

Vanjski linkovi

Commons logo

Commons ima datoteke na temu: Precipitacija

[1] "Precipitation (Chemical) - an overview | ScienceDirect Topics". ScienceDirect. Pristupljeno 28. 11. 2020.

[2] "Chemical precipitation". Encyclopedia Britannica. Pristupljeno 28. 11. 2020.

[3] "Definition of Precipitate". Merriam-Webster. Pristupljeno 28. 11. 2020.

[4] "Definition of Precipitant". Merriam-Webster. Pristupljeno 28. 11. 2020.

[5] Dhara, S. (2007). "Formation, Dynamics, and Characterization of Nanostructures by Ion Beam Irradiation". Critical Reviews in Solid State and Materials Sciences. 32 (1): 1–50. Bibcode:2007CRSSM..32....1D. doi:10.1080/10408430601187624.

[6] A. D. Adler; F. R. Longo; J. D. Finarelli; J. Goldmacher; J. Assour; L. Korsakoff (1967). "A simplified synthesis for meso-tetraphenylporphine". J. Org. Chem. 32 (2): 476. doi:10.1021/jo01288a053.

[7] Alan D. Adler; Frederick R. Longo; Frank Kampas; Jean Kim (1970). "On the preparation of metalloporphyrins". Journal of Inorganic and Nuclear Chemistry. 32 (7): 2443. doi:10.1016/0022-1902(70)80535-8.

[8] Org-Synth|author=Dupont, J., Consorti, C., Suarez, P., de Souza, R.|title=Preparation of 1-Butyl-3-methyl imidazolium-based Room Temperature Ionic Liquids|collvol=10|collvolpages=184|year=2004|prep=v79p0236}}

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]