Sade on tahke aine loomine lahusest. Algselt toimub reaktsioon vedelas olekus, mille järel moodustub teatud aine, mida nimetatakse "sadeseks". Selle moodustumist põhjustaval keemilisel komponendil on selline teaduslik termin nagu "sadestaja". Kui kõvade osakeste kokkuviimiseks pole piisav alt gravitatsiooni (settimist), jääb sete suspensiooni.
Pärast settimist, eriti kompaktse tsentrifuugi kasutamisel, võib settimist nimetada "graanuliks". Seda saab kasutada meediumina. Vedelikku, mis jääb tahke aine kohale ilma sademeteta, nimetatakse "supernatandiks". Sade on jääkkivimitest saadud pulbrid. Neid on ajalooliselt tuntud ka kui "lilled". Kui tahke aine ilmub keemiliselt töödeldud tsellulooskiudude kujul, nimetatakse seda protsessi sageli regenereerimiseks.
Elemendi lahustuvus
Mõnikord näitab sademe tekkimine keemilise reaktsiooni toimumist. Kui ahõbenitraadi lahustest tekkiv sade valatakse naatriumkloriidi vedelikku, seejärel toimub keemiline peegeldus, mille käigus moodustub väärismetallist valge sade. Kui vedel kaaliumjodiid reageerib plii(II)nitraadiga, tekib kollane plii(II)jodiidi sade.
Sade võib tekkida siis, kui ühendi kontsentratsioon ületab selle lahustuvuse (näiteks erinevate komponentide segamisel või nende temperatuuri muutmisel). Täielik sadestumine saab kiiresti tekkida ainult üleküllastunud lahusest.
Tahkes aines toimub protsess, kui ühe toote kontsentratsioon ületab teises peremeeskehas lahustuvuse piiri. Näiteks kiire jahutamise või ioonide siirdamise tõttu on temperatuur piisav alt kõrge, et difusioon võib viia ainete eraldumiseni ja sademe tekkeni. Nanoklastrite sünteesiks kasutatakse tavaliselt tahkissademist.
Vedeliku üleküllastumine
Oluline samm sadestumise protsessis on tuuma moodustumise algus. Hüpoteetilise tahke osakese loomine hõlmab liidese moodustamist, mis loomulikult nõuab teatud energiat, mis põhineb nii tahke aine kui ka lahuse pinna suhtelisel liikumisel. Kui sobivat tuumastruktuuri pole saadaval, toimub üleküllastus.
Näide sademetest: vask traadist, mille hõbe nihutab metallnitraadi lahusesse, millesse see kastetakse. Muidugi, pärast neid katseid tahke materjal sadestub. Pigmentide tootmiseks saab kasutada sadestamisreaktsioone. Ja ka eemaldadavee soolad selle töötlemisel ja klassikalises kvalitatiivses anorgaanilises analüüsis. Nii ladestub vask.
Porfüriini kristallid
Sadestamine on kasulik ka reaktsiooniproduktide eraldamisel töötlemisel. Ideaalis on need ained reaktsioonikomponendis lahustumatud.
Seega tahke aine sadestub moodustumisel välja, luues eelistatav alt puhtaid kristalle. Selle näiteks on porfüriinide süntees keevas propioonhappes. Kui reaktsioonisegu jahutatakse toatemperatuurini, langevad selle komponendi kristallid anuma põhja.
Sade võib tekkida ka siis, kui lisatakse antilahusti, mis vähendab drastiliselt soovitud toote absoluutset veesisaldust. Tahket ainet saab seejärel kergesti eraldada filtreerimise, dekanteerimise või tsentrifuugimisega. Näiteks kroomkloriidi tetrafenüülporfüriini süntees: DMF reaktsioonilahusele lisatakse vett ja produkt sadestub. Sadestamine on kasulik ka kõigi komponentide puhastamisel: toor-bdim-cl laguneb täielikult atsetonitriilis ja visatakse ära etüülatsetaati, kus see sadestub. Teine oluline antilahusti rakendus on etanoolisadestamine DNA-st.
Metallurgias on tahke lahusega sadestamine samuti kasulik viis sulamite kõvendamiseks. Seda lagunemisprotsessi nimetatakse tahke komponendi kõvenemiseks.
Esitus keemiliste võrrandite abil
Sadestamisreaktsiooni näide: hõbenitraadi vesilahus (AgNO 3)kaaliumkloriidi (KCl) sisaldavale lahusele lisades täheldatakse valge tahke aine lagunemist, kuid juba hõbedat (AgCl).
Tema omakorda moodustas teraskomponendi, mida vaadeldakse sadena.
Selle sadestumisreaktsiooni saab kirjutada rõhuasetusega kombineeritud lahuses dissotsieerunud molekulidele. Seda nimetatakse ioonvõrrandiks.
Viimast viisi sellise reaktsiooni tekitamiseks nimetatakse puhtaks sidumiseks.
Erinevate värvide sademed
Rohelised ja punakaspruunid laigud lubjakivi südamiku proovil vastavad Fe 2+ ja Fe 3+ oksiidide ja hüdroksiidide tahketele ainetele.
Paljud metalliioone sisaldavad ühendid tekitavad iseloomulike värvidega sadet. Allpool on toodud tüüpilised toonid erinevate metallide sadestumise jaoks. Kuid paljud neist ühenditest võivad anda värve, mis erinevad väga palju loetletud värvidest.
Muud kooslused moodustavad tavaliselt valgeid sademeid.
Anioonide ja katioonide analüüs
Sademed on kasulikud soola katioonide tüübi tuvastamisel. Selleks reageerib leelis esm alt tundmatu komponendiga, moodustades tahke aine. See on antud soola hüdroksiidi sadestumine. Katiooni tuvastamiseks tuleb märkida sademe värvus ja selle lahustuvus liias. Sarnaseid protsesse kasutatakse sageli järjestikku – näiteks baariumnitraadi segu reageerib sulfaadiioonidega, moodustades baariumsulfaadi tahke sade, mis näitab tõenäosust, et teisi aineid leidub ohtr alt.
Seedimisprotsess
Sademe vananemine toimub siis, kui äsja moodustunud komponent jääb lahusesse, millest see sadestub, tavaliselt kõrgemal temperatuuril. Selle tulemuseks on puhtamad ja jämedamad osakeste ladestused. Seedimise aluseks olevat füüsikalis-keemilist protsessi nimetatakse Ostwaldi küpsemiseks. Siin on näide valgu sadestumise kohta.
See reaktsioon toimub siis, kui katioonid ja anioonid hüdrofüüdilahuses ühinevad, moodustades lahustumatu heteropolaarse tahke aine, mida nimetatakse sademeks. Seda, kas selline reaktsioon toimub või mitte, saab kindlaks teha, rakendades veesisalduse põhimõtteid üldiste molekulaarsete tahkete ainete suhtes. Kuna kõik vesireaktsioonid ei moodusta sadet, tuleb enne toodete oleku määramist ja üldise ioonvõrrandi koostamist tutvuda lahustuvuse reeglitega. Nende reaktsioonide ennustamine võimaldab teadlastel määrata, millised ioonid lahuses esinevad. Samuti aitab see tööstusettevõtetel moodustada kemikaale, eraldades nendest reaktsioonidest komponente.
Erinevate sademete omadused
Need on lahustumatud ioonsed tahked ained, mis tekivad teatud katioonide ja anioonide ühinemisel vesilahuses. Muda moodustumist määravad tegurid võivad olla erinevad. Mõned reaktsioonid sõltuvad temperatuurist, näiteks puhvrite jaoks kasutatavad lahused, samas kui teised on seotud ainult lahuse kontsentratsiooniga. Sadestamisreaktsioonides tekkinud tahked ained on kristalsed komponendid javõib hõljuda kogu vedelikus või kukkuda lahuse põhja. Ülejäänud vett nimetatakse supernatandiks. Kaks konsistentsi elementi (sade ja supernatant) saab eraldada erinevate meetoditega, nagu filtreerimine, ultratsentrifuugimine või dekanteerimine.
Sademete ja kahekordse asendamise koostoime
Lahustuvuse seaduste rakendamine nõuab ioonide reageerimise mõistmist. Enamik sademete vastasmõjudest on ühe- või kahekordse nihke protsess. Esimene võimalus ilmneb siis, kui kaks ioonset reagenti dissotsieeruvad ja seostuvad teise aine vastava aniooni või katiooniga. Molekulid asendavad üksteist oma laengute alusel kas katiooni või anioonina. Seda võib vaadelda kui "partnerite vahetamist". See tähendab, et kumbki kahest reagendist "kaotab" oma kaaslase ja moodustab teisega sideme, näiteks toimub keemiline sadestumine vesiniksulfiidiga.
Topeltsesendusreaktsioon klassifitseeritakse konkreetselt tahkumisprotsessiks, kui kõnealune keemiline võrrand esineb vesilahuses ja üks saadud saadustest on lahustumatu. Sellise protsessi näide on näidatud allpool.
Mõlemad reaktiivid on vesipõhised ja üks toode on tahke. Kuna kõik komponendid on ioonsed ja vedelad, siis nad dissotsieeruvad ja võivad seetõttu üksteises täielikult lahustuda. Siiski on kuus vesisuse põhimõtet, mida kasutatakse selleks, et ennustada, millised molekulid on vees ladestuvad lahustumatud. Need ioonid moodustavad kokku tahke sademesegud.
Lahustuvuse reeglid, arveldusmäär
Kas sadestumise reaktsiooni määrab ainete veesisalduse reegel? Tegelikult annavad kõik need seadused ja oletused juhised, mis ütlevad, millised ioonid moodustavad tahkeid aineid ja millised jäävad vesilahuses oma algsesse molekulaarsesse vormi. Reegleid tuleb järgida ül alt alla. See tähendab, et kui miski on juba esimese postulaadi tõttu otsustamatu (või otsustatav), on see ülimuslik järgmiste kõrgema numbriga märkide suhtes.
Bromiidid, kloriidid ja jodiidid on lahustuvad.
Hõbeda, plii ja elavhõbeda sadet sisaldavaid sooli ei saa täielikult segada.
Kui reeglid ütlevad, et molekul on lahustuv, siis jääb see vee kujule. Kuid kui komponent on ülalkirjeldatud seaduste ja postulaatide kohaselt segunematu, moodustab see tahke aine mõne muu reagendi eseme või vedelikuga. Kui näidatakse, et kõik ioonid mis tahes reaktsioonis on lahustuvad, siis sadestumise protsessi ei toimu.
Puhas ioonvõrrandid
Selle mõiste definitsiooni mõistmiseks on vaja meeles pidada ül altoodud topeltasendusreaktsiooni seadust. Kuna see konkreetne segu on sadestamismeetod, saab igale muutujapaarile määrata aine olekuid.
Esimene samm puhta ioonvõrrandi koostamiseks on lahustuvate (vesi) reaktiivide ja saaduste eraldamine vastavatekskatioonid ja anioonid. Sade ei lahustu vees, seega ei tohiks tahke aine eralduda. Saadud reegel näeb välja selline.
Ül altoodud võrrandis on A+ ja D - ioonid valemi mõlemal poolel. Neid nimetatakse ka vaataja molekulideks, kuna need jäävad kogu reaktsiooni vältel samaks. Sest just nemad läbivad võrrandi muutumatul kujul. See tähendab, et neid saab välistada, et näidata veatu molekuli valemit.
Puhas ioonvõrrand näitab ainult sadestumise reaktsiooni. Ja võrgu molekulaarvalem peab tingimata olema mõlem alt poolt tasakaalustatud, mitte ainult elementide aatomite seisukoh alt, vaid ka siis, kui vaadelda neid elektrilaengu poolelt. Sadestamisreaktsioone esindavad tavaliselt eranditult ioonvõrrandid. Kui kõik tooted on vesilahused, ei saa kirjutada puhast molekulaarvalemit. Ja see juhtub seetõttu, et kõik ioonid on vaataja toodetena välistatud. Seetõttu sadestumise reaktsiooni loomulikult ei toimu.
Rakendused ja näited
Sadestumisreaktsioonid on kasulikud, et teha kindlaks, kas lahuses on õige element. Kui tekib sade, näiteks kemikaali reageerimisel pliiga, saab selle komponendi olemasolu veeallikates kontrollida kemikaali lisamise ja sademe moodustumise jälgimise teel. Lisaks saab settepeegeldust kasutada selliste elementide nagu magneesiumi eraldamiseks merestvesi. Antikehade ja antigeenide vahel tekivad isegi inimestel sadestumise reaktsioonid. Kuid keskkonda, milles see juhtub, uurivad teadlased kogu maailmas.
Esimene näide
Tuleb lõpule viia topeltasendusreaktsioon ja seejärel taandada see puhta iooni võrrandiks.
Esiteks on vaja ennustada selle reaktsiooni lõppsaadusi, kasutades teadmisi topeltasendamise protsessist. Selleks pidage meeles, et katioonid ja anioonid "vahetavad partnereid".
Teiseks tasub reagendid eraldada nende täieõiguslikeks ioonvormideks, kuna need esinevad vesilahuses. Ja ärge unustage tasakaalustada nii elektrilaengut kui ka aatomite koguarvu.
Lõpuks peate kaasama kõik vaatajate ioonid (sama molekulid, mis esinevad valemi mõlemal poolel ja mis ei ole muutunud). Sel juhul on need ained nagu naatrium ja kloor. Lõplik ioonvõrrand näeb välja selline.
Samuti on vaja lõpule viia topeltasendusreaktsioon ja seejärel kindlasti taandada see puhta iooni võrrandiks.
Üldine probleemide lahendamine
Selle reaktsiooni prognoositavad produktid on lahustuvuse reeglite järgi CoSO4 ja NCL, COSO4 laguneb täielikult, kuna punktis 4 on kirjas, et sulfaadid (SO2–4) ei setti vees. Samamoodi tuleb leida, et NCL-i komponent on otsustatav postulaadi 1 ja 3 alusel (tõestuseks võib tuua vaid esimese lõigu). Pärast tasakaalustamist on saadud võrrandil järgmine kuju.
Järgmise etapi jaoks tasub eraldada kõik komponendid ioonsetesse vormidesse, kuna need eksisteerivad vesilahuses. Ja ka laengu ja aatomite tasakaalustamiseks. Seejärel tühistage kõik vaatajate ioonid (need, mis esinevad komponentidena võrrandi mõlemal poolel).
Sademete reaktsioon puudub
See konkreetne näide on oluline, kuna kõik reagendid ja tooted on vesipõhised, mis tähendab, et need on puhtast ioonvõrrandist välja jäetud. Tahket sadet ei ole. Seetõttu sadestumise reaktsiooni ei toimu.
Potentsiaalselt kahekordse nihke reaktsioonide jaoks on vaja kirjutada üldine ioonvõrrand. Kindlasti lisage lahusesse aine olek, see aitab saavutada tasakaalu üldises valemis.
Lahendused
1. Sõltumata füüsikalisest olekust on selle reaktsiooni produktideks Fe(OH)3 ja NO3. Lahustuvusreeglid ennustavad, et NO3 laguneb vedelikus täielikult, kuna kõik nitraadid lagunevad (see tõestab teist punkti). Fe(OH)3 on aga lahustumatu, kuna hüdroksiidioonide sadenemisel on alati selline vorm (tõenduseks võib tuua kuuenda postulaadi) ja Fe ei kuulu katioonide hulka, mis viib komponendi väljajätmiseni. Pärast dissotsiatsiooni näeb võrrand välja järgmine:
2. Topeltasendusreaktsiooni tulemusena on saadusteks Al, CL3 ja Ba, SO4, AlCL3 on lahustuv, kuna sisaldab kloriidi (reegel 3). Kuid B a S O4 ei lagune vedelikus, kuna komponent sisaldab sulfaati. Kuid B 2 + ioon muudab selle ka lahustumatuks, sest see on niiüks katioonidest, mis teeb erandi neljandast reeglist.
Nii näeb lõppvõrrand pärast tasakaalustamist välja. Ja kui vaatajate ioonid eemaldatakse, saadakse järgmine võrguvalem.
3. Topeltasendusreaktsioonist tekivad nii HNO3 saadused kui ka ZnI2. Reeglite kohaselt laguneb HNO3, kuna sisaldab nitraati (teine postulaat). Ja Zn I2 on ka lahustuv, kuna jodiidid on samad (punkt 3). See tähendab, et mõlemad tooted on veepõhised (st nad dissotsieeruvad mis tahes vedelikus) ja seega ei toimu sadestumise reaktsiooni.
4. Selle topeltasenduse peegelduse produktid on C a3(PO4)2 ja N CL. Reegel 1 ütleb, et N CL on lahustuv ja kuuenda postulaadi kohaselt C a3(PO4)2 ei lagune.
Nii näeb ioonvõrrand välja, kui reaktsioon on lõppenud. Ja pärast sademete eemaldamist saadakse see valem.
5. Selle reaktsiooni esimene saadus PbSO4 on neljanda reegli kohaselt lahustuv, kuna see on sulfaat. Ka teine toode KNO3 laguneb vedelikus, kuna sisaldab nitraati (teine postulaat). Seetõttu sadestumise reaktsiooni ei toimu.
Keemiline protsess
See tahke aine eraldamine lahustest sadestamise ajal toimub kas komponendi muundamisel mittelagunevale vormile või vedeliku koostise muutmisega nii, etvähendada selles sisalduva eseme kvaliteeti. Sadestumise ja kristalliseerumise erinevus seisneb suuresti selles, kas rõhk on protsessil, mille käigus lahustuvus väheneb, või tahke aine struktuur korrastub.
Mõnel juhul võib segust müra eemaldamiseks kasutada selektiivset sadet. Lahusele lisatakse keemiline reagent ja see reageerib selektiivselt segades, moodustades sade. Seejärel saab selle segust füüsiliselt eraldada.
Sademeid kasutatakse sageli metalliioonide eemaldamiseks vesilahustest: hõbedaioone, mis sisalduvad vedelas soolakomponendis, näiteks hõbenitraadis, mis sadestatakse kloorimolekulide lisamisega, eeldusel, et kasutatakse näiteks naatriumi. Esimese ja teise komponendi ioonid ühinevad, moodustades hõbekloriidi, vees lahustumatu ühendi. Samamoodi muudetakse baariumimolekulid k altsiumi sadestamisel oksalaadiga. Metalliioonide segude analüüsimiseks on välja töötatud skeemid, kasutades järjestikku reaktiive, mis sadestavad konkreetseid aineid või nendega seotud rühmi.
Paljudel juhtudel saab valida mis tahes tingimuse, mille korral aine sadestub väga puhtal ja kergesti eraldataval kujul. Selliste sademete eraldamine ja nende massi määramine on täpsed sadestamise meetodid, leidmaks erinevate ühendite kogust.
Kui proovite eraldada tahket ainet mitut komponenti sisaldavast lahusest, satuvad kristallidesse sageli soovimatud koostisosad, mis vähendavad nende koostist.puhtust ja halvendab analüüsi täpsust. Sellist saastumist saab vähendada lahjendatud lahustega töötades ja sadestava aine aeglaselt lisamisega. Tõhusat tehnikat nimetatakse homogeenseks sadestamiseks, mille puhul see sünteesitakse lahuses, mitte ei lisata mehaaniliselt. Rasketel juhtudel võib osutuda vajalikuks saastunud sade eraldada, uuesti lahustada ja ka sadestada. Enamik segavaid aineid eemaldatakse algses komponendis ja teine katse tehakse nende puudumisel.
Lisaks annab reaktsiooni nimetuse tahke komponent, mis tekib sadestamisreaktsiooni tulemusena.
Selleks, et mõjutada ainete lagunemist ühendis, on lahustumatu ühendi moodustamiseks vaja sadet, mis tekib kas kahe soola koosmõjul või temperatuurimuutusel.
See ioonide sadenemine võib viidata keemilise reaktsiooni toimumisele, kuid see võib juhtuda ka siis, kui lahustunud aine kontsentratsioon ületab selle osa kogu lagunemisest. Sündmusele, mida nimetatakse tuuma moodustumiseks, eelneb tegevus. Kui väikesed lahustumatud osakesed agregeeruvad üksteisega või moodustavad ülemise liidese pinnaga, näiteks anuma seina või seemnekristalliga.
Peamised leiud: sademed keemias
Selles teaduses on see komponent nii tegusõna kui ka nimisõna. Sadestumine on mõne lahustumatu ühendi moodustumine kas kombinatsiooni täieliku lagunemise vähendamise või kahe soolakomponendi koostoime kaudu.
Tahke toimiboluline funktsioon. Kuna see moodustub sadestamisreaktsiooni tulemusena ja seda nimetatakse sademeks. Tahket ainet kasutatakse soolade puhastamiseks, eemaldamiseks või ekstraheerimiseks. Ja ka pigmentide tootmiseks ja ainete tuvastamiseks kvalitatiivses analüüsis.
Sademed versus sademed, kontseptuaalne raamistik
Terminoloogia võib olla veidi segane. See toimib järgmiselt: tahke aine moodustumist lahusest nimetatakse sademeks. Ja keemilist komponenti, mis äratab vedelas olekus kõva lagunemise, nimetatakse sadeseks. Kui lahustumatu ühendi osakeste suurus on väga väike või kui gravitatsioon ei ole piisav kristalse komponendi tõmbamiseks mahuti põhja, võib sade jaotuda ühtlaselt kogu vedelikus, moodustades suspensiooni. Setitamine viitab mis tahes protseduurile, mille käigus eraldatakse setted lahuse vesiosast, mida nimetatakse supernatandiks. Levinud settimismeetod on tsentrifuugimine. Kui sade on eemaldatud, võib saadud pulbrit nimetada "lilleks".
Veel üks näide sidemete moodustamisest
Hõbenitraadi ja naatriumkloriidi segamisel vees sadeneb hõbekloriid lahusest välja tahke ainena. See tähendab, et selles näites on sade kolesterool.
Keemilise reaktsiooni kirjutamisel saab sademete olemasolu näidata alloleva noolega teadusliku valemiga.
Sademete kasutamine
Neid komponente saab kasutada kvalitatiivse analüüsi osana soola katiooni või aniooni tuvastamiseks. Siirdemetallid moodustavad teadaolev alt erinevaid sademete värvusi sõltuv alt nende elementide identiteedist ja oksüdatsiooniastmest. Sadestamisreaktsioone kasutatakse peamiselt soolade eemaldamiseks veest. Ja ka toodete valikul ja pigmentide valmistamisel. Kontrollitud tingimustes tekitab sadestamisreaktsioon puhtaid sademekristalle. Metallurgias kasutatakse neid sulamite kõvendamiseks.
Kuidas setteid taastada
Tahkeaine ekstraheerimiseks kasutatakse mitmeid sadestamismeetodeid:
- Filtreerimine. Selle toimingu käigus valatakse sadet sisaldav lahus filtrile. Ideaalis jääb tahke aine paberile, samal ajal kui vedelik seda läbib. Taaskasutamise hõlbustamiseks saab konteinerit loputada ja filtri peale valada. Alati esineb teatav kadu, kas vedelikus lahustumise, paberi läbimise või juhtiva materjaliga kleepumise tõttu.
- Tsentrifuugimine: see toiming keerutab lahust kiiresti. Tehnika toimimiseks peab tahke sade olema vedelikust tihedam. Tihendatud komponendi saab kogu vee väljavalamisel. Tavaliselt on kaod väiksemad kui filtreerimisel. Tsentrifuugimine toimib hästi väikeste proovide korral.
- Dekanteerimine: see toiming valab vedelikukihi välja või imeb selle settest välja. Mõnel juhul lisatakse vee eraldamiseks tahkest ainest täiendav alt lahustit. Dekanteerimist saab pärast tsentrifuugimist kasutada kogu komponendiga.
Sademete tõttu vananemine
Protsess, mida nimetatakse seedimiseks, toimub siis, kuivärskel tahkel ainel lastakse lahusesse jääda. Tavaliselt tõuseb kogu vedeliku temperatuur. Improviseeritud seedimine võib toota suuremaid ja kõrge puhtusastmega osakesi. Selle tulemuseni viivat protsessi nimetatakse "Ostwaldi küpsemiseks".
