La precipitación es la creación de un sólido a partir de una solución. Inicialmente, la reacción ocurre en estado líquido, después de lo cual se forma una determinada sustancia, que se denomina "precipitado". El componente químico que provoca su formación tiene un término científico como "precipitador". Sin suficiente gravedad (asentamiento) para juntar las partículas duras, el sedimento permanece en suspensión.
Después de la sedimentación, especialmente cuando se utiliza una centrífuga compacta, la sedimentación puede llamarse "gránulo". Se puede utilizar como medio. El líquido que queda por encima del sólido sin precipitar se denomina "sobrenadante". Las precipitaciones son polvos obtenidos de rocas residuales. También se les ha conocido históricamente como "flores". Cuando el sólido aparece en forma de fibras de celulosa tratadas químicamente, este proceso suele denominarse regeneración.
Solubilidad de los elementos
A veces, la formación de un precipitado indica la ocurrencia de una reacción química. si unla precipitación de soluciones de nitrato de plata se vierte en un líquido de cloruro de sodio, luego se produce una reflexión química con la formación de un precipitado blanco del metal precioso. Cuando el yoduro de potasio líquido reacciona con el nitrato de plomo (II), se forma un precipitado amarillo de yoduro de plomo (II).
La precipitación puede ocurrir si la concentración de un compuesto excede su solubilidad (por ejemplo, al mezclar diferentes componentes o cambiar su temperatura). La precipitación completa solo puede ocurrir rápidamente a partir de una solución sobresaturada.
En sólidos, un proceso ocurre cuando la concentración de un producto está por encima del límite de solubilidad en otro cuerpo huésped. Por ejemplo, debido al enfriamiento rápido o la implantación de iones, la temperatura es lo suficientemente alta como para que la difusión pueda conducir a la separación de sustancias y la formación de un precipitado. La deposición total en estado sólido se usa comúnmente para la síntesis de nanoclusters.
Sobresaturación de fluidos
Un paso importante en el proceso de precipitación es el comienzo de la nucleación. La creación de una partícula sólida hipotética implica la formación de una interfaz, que por supuesto requiere algo de energía basada en el movimiento superficial relativo tanto del sólido como de la solución. Si no se dispone de una estructura de nucleación adecuada, se produce una sobresaturación.
Un ejemplo de precipitación: cobre de un alambre que es desplazado por plata en una solución de nitrato metálico, en la que se sumerge. Por supuesto, después de estos experimentos, el material sólido precipita. Las reacciones de precipitación se pueden utilizar para producir pigmentos. Y también para quitarsales del agua durante su procesamiento y en el análisis inorgánico cualitativo clásico. Así se deposita el cobre.
Cristales de porfirina
La precipitación también es útil durante el aislamiento de los productos de reacción cuando se produce el procesamiento. Idealmente, estas sustancias son insolubles en el componente de reacción.
Así, el sólido se precipita a medida que se forma, preferiblemente creando cristales puros. Un ejemplo de esto es la síntesis de porfirinas en ácido propiónico hirviendo. Cuando la mezcla de reacción se enfría a temperatura ambiente, los cristales de este componente caen al fondo del recipiente.
La precipitación también puede ocurrir cuando se agrega un antidisolvente, lo que reduce drásticamente el contenido absoluto de agua del producto deseado. Luego, el sólido se puede separar fácilmente por filtración, decantación o centrifugación. Un ejemplo es la síntesis de tetrafenilporfirina de cloruro de cromo: se agrega agua a la solución de reacción de DMF y el producto precipita. La precipitación también es útil en la purificación de todos los componentes: el bdim-cl crudo se descompone completamente en acetonitrilo y se desecha en acetato de etilo, donde precipita. Otra aplicación importante del antidisolvente es la precipitación con etanol del ADN.
En metalurgia, la precipitación de soluciones sólidas también es una forma útil de endurecer las aleaciones. Este proceso de descomposición se conoce como endurecimiento del componente sólido.
Representación mediante ecuaciones químicas
Ejemplo de reacción de precipitación: nitrato de plata acuoso (AgNO 3)añadido a una solución que contiene cloruro de potasio (KCl), se observa la descomposición de un sólido blanco, pero ya plata (AgCl).
Él, a su vez, formó un componente de acero, que se observa como un precipitado.
Esta reacción de precipitación se puede escribir con énfasis en las moléculas disociadas en la solución combinada. Esto se llama la ecuación iónica.
La última forma de crear tal reacción se conoce como enlace puro.
Precipitación de diferentes colores
Las manchas verdes y marrón rojizas en una muestra de núcleo de piedra caliza corresponden a sólidos de óxidos e hidróxidos de Fe 2+ y Fe 3+.
Muchos compuestos que contienen iones metálicos producen precipitados con colores distintivos. A continuación se muestran los tonos típicos para varias deposiciones de metales. Sin embargo, muchos de estos compuestos pueden producir colores muy diferentes a los enumerados.
Otras asociaciones suelen formar precipitados blancos.
Análisis de aniones y cationes
La precipitación es útil para detectar el tipo de catión en la sal. Para hacer esto, el álcali primero reacciona con un componente desconocido para formar un sólido. Esta es la precipitación del hidróxido de una sal dada. Para identificar el catión, observe el color del precipitado y su solubilidad en exceso. A menudo se utilizan procesos similares en secuencia; por ejemplo, una mezcla de nitrato de bario reaccionará con iones de sulfato para formar un precipitado sólido de sulfato de bario, lo que indica la probabilidad de que las segundas sustancias estén presentes en abundancia.
Proceso de digestión
El envejecimiento de un precipitado ocurre cuando un componente recién formado permanece en la solución de la que precipita, generalmente a una temperatura más alta. Esto da como resultado depósitos de partículas más limpios y gruesos. El proceso fisicoquímico que subyace a la digestión se denomina maduración de Ostwald. Este es un ejemplo de precipitación de proteínas.
Esta reacción ocurre cuando los cationes y los aniones en una solución hidrófita se combinan para formar un sólido heteropolar insoluble llamado precipitado. Se puede determinar si tal reacción tiene lugar o no aplicando los principios del contenido de agua a los sólidos moleculares generales. Dado que no todas las reacciones acuosas forman precipitados, es necesario familiarizarse con las reglas de solubilidad antes de determinar el estado de los productos y escribir la ecuación iónica general. Ser capaz de predecir estas reacciones permite a los científicos determinar qué iones están presentes en una solución. También ayuda a las plantas industriales a formar sustancias químicas mediante la extracción de componentes de estas reacciones.
Propiedades de varias precipitaciones
Son sólidos de reacción iónicos insolubles que se forman cuando ciertos cationes y aniones se combinan en solución acuosa. Los determinantes de la formación de lodos pueden variar. Algunas reacciones dependen de la temperatura, como las soluciones que se usan para los tampones, mientras que otras solo están relacionadas con la concentración de la solución. Los sólidos formados en las reacciones de precipitación son componentes cristalinos ypuede quedar suspendido en todo el líquido o caer al fondo de la solución. El agua restante se llama sobrenadante. Los dos elementos de consistencia (precipitado y sobrenadante) se pueden separar por diferentes métodos, como filtración, ultracentrifugación o decantación.
Interacción de precipitación y doble reemplazo
La aplicación de las leyes de solubilidad requiere comprender cómo reaccionan los iones. La mayoría de las interacciones de precipitación son un proceso de desplazamiento simple o doble. La primera opción ocurre cuando dos reactivos iónicos se disocian y se unen al anión o catión correspondiente de otra sustancia. Las moléculas se reemplazan entre sí en función de sus cargas como catión o anión. Esto puede verse como "socios de cambio". Es decir, cada uno de los dos reactivos "pierde" a su compañero y forma un enlace con el otro, por ejemplo, se produce una precipitación química con sulfuro de hidrógeno.
La reacción de doble reemplazo se clasifica específicamente como un proceso de solidificación cuando la ecuación química en cuestión ocurre en una solución acuosa y uno de los productos resultantes es insoluble. A continuación se muestra un ejemplo de dicho proceso.
Ambos reactivos son acuosos y un producto es sólido. Dado que todos los componentes son iónicos y líquidos, se disocian y, por lo tanto, pueden disolverse completamente entre sí. Sin embargo, existen seis principios de acuosidad que se utilizan para predecir qué moléculas son insolubles cuando se depositan en agua. Estos iones forman un precipitado sólido en un totalmezclas.
Reglas de solubilidad, tasa de sedimentación
¿La reacción de precipitación está dictada por la regla del contenido de agua de las sustancias? De hecho, todas estas leyes y conjeturas proporcionan pautas que indican qué iones forman sólidos y cuáles permanecen en su forma molecular original en solución acuosa. Las reglas deben seguirse de arriba a abajo. Esto significa que si algo es indecidible (o decidible) debido al primer postulado, tiene prioridad sobre las siguientes indicaciones con números más altos.
Los bromuros, cloruros y yoduros son solubles.
Las sales que contienen precipitaciones de plata, plomo y mercurio no se pueden mezclar completamente.
Si las reglas establecen que una molécula es soluble, entonces permanece en forma de agua. Pero si el componente es inmiscible de acuerdo con las leyes y postulados descritos anteriormente, entonces forma un sólido con un objeto o un líquido a partir de otro reactivo. Si se demuestra que todos los iones en cualquier reacción son solubles, entonces no ocurre el proceso de precipitación.
Ecuaciones iónicas puras
Para entender la definición de este concepto, es necesario recordar la ley de la reacción de doble reemplazo, que se dio anteriormente. Debido a que esta mezcla en particular es un método de precipitación, se pueden asignar estados de la materia a cada par de variables.
El primer paso para escribir una ecuación iónica pura es separar los reactivos y productos solubles (acuosos) en sus respectivoscationes y aniones. Los precipitados no se disuelven en agua, por lo que no debe separarse ningún sólido. La regla resultante tiene este aspecto.
En la ecuación anterior, los iones A+ y D - están presentes en ambos lados de la fórmula. También se les llama moléculas espectadoras porque permanecen iguales durante toda la reacción. Porque son los que pasan por la ecuación sin cambios. Es decir, se pueden excluir para mostrar la fórmula de una molécula perfecta.
La ecuación iónica pura muestra solo la reacción de precipitación. Y la fórmula molecular de la red debe necesariamente estar equilibrada en ambos lados, no solo desde el punto de vista de los átomos de los elementos, sino también si los consideramos desde el lado de la carga eléctrica. Las reacciones de precipitación suelen estar representadas exclusivamente por ecuaciones iónicas. Si todos los productos son acuosos, no se puede escribir la fórmula molecular pura. Y esto sucede porque todos los iones quedan excluidos como productos del espectador. Por lo tanto, no ocurre naturalmente ninguna reacción de precipitación.
Aplicaciones y ejemplos
Las reacciones de precipitación son útiles para determinar si el elemento correcto está presente en una solución. Si se forma un precipitado, por ejemplo, cuando una sustancia química reacciona con el plomo, la presencia de este componente en las fuentes de agua puede verificarse agregando la sustancia química y monitoreando la formación del precipitado. Además, la reflexión de la sedimentación se puede utilizar para extraer elementos como el magnesio del mar.agua. Las reacciones de precipitación incluso ocurren en humanos entre anticuerpos y antígenos. Sin embargo, el entorno en el que esto ocurre todavía está siendo estudiado por científicos de todo el mundo.
Primer ejemplo
Es necesario completar la reacción de reemplazo doble y luego reducirla a una ecuación de iones puros.
Primero, es necesario predecir los productos finales de esta reacción usando el conocimiento del proceso de reemplazo doble. Para ello, recuerda que los cationes y los aniones "cambian de pareja".
En segundo lugar, vale la pena separar los reactivos en sus formas iónicas completas, ya que existen en una solución acuosa. Y no olvides equilibrar tanto la carga eléctrica como el número total de átomos.
Finalmente, debe incluir todos los iones espectadores (las mismas moléculas que se encuentran en ambos lados de la fórmula que no han cambiado). En este caso, se trata de sustancias como el sodio y el cloro. La ecuación iónica final tiene este aspecto.
También es necesario completar la reacción de sustitución doble y, de nuevo, asegurarse de reducirla a la ecuación de iones puros.
Resolución de problemas generales
Los productos predichos de esta reacción son CoSO4 y NCL según las reglas de solubilidad, COSO4 se descompone por completo porque el punto 4 establece que los sulfatos (SO2–4) no se depositan en el agua. De manera similar, uno debe encontrar que el componente NCL es decidible sobre la base de los postulados 1 y 3 (solo el primer pasaje puede citarse como prueba). Después de balancear, la ecuación resultante tiene la siguiente forma.
Para el siguiente paso, vale la pena separar todos los componentes en sus formas iónicas, ya que existirán en una solución acuosa. Y también para equilibrar la carga y los átomos. Luego cancela todos los iones espectadores (aquellos que aparecen como componentes en ambos lados de la ecuación).
Sin reacción de precipitación
Este ejemplo particular es importante porque todos los reactivos y productos son acuosos, lo que significa que están excluidos de la ecuación iónica pura. No hay precipitado sólido. Por lo tanto, no se produce ninguna reacción de precipitación.
Es necesario escribir la ecuación iónica general para posibles reacciones de doble desplazamiento. Asegúrese de incluir el estado de la materia en la solución, esto ayudará a lograr el equilibrio en la fórmula general.
Soluciones
1. Independientemente del estado físico, los productos de esta reacción son Fe(OH)3 y NO3. Las reglas de solubilidad predicen que el NO3 se descompone completamente en un líquido, porque todos los nitratos lo hacen (esto prueba el segundo punto). Sin embargo, el Fe(OH)3 es insoluble porque la precipitación de los iones hidróxido siempre tiene esta forma (como evidencia se puede dar el sexto postulado) y el Fe no es uno de los cationes, lo que lleva a la exclusión del componente. Después de la disociación, la ecuación queda así:
2. Como resultado de la reacción de doble reemplazo, los productos son Al, CL3 y Ba, SO4, AlCL3 es soluble porque contiene cloruro (regla 3). Sin embargo, el B a S O4 no se descompone en un líquido, ya que el componente contiene sulfato. Pero el ion B 2 + lo hace también insoluble, porque esuno de los cationes que provoca una excepción a la cuarta regla.
Así es como se ve la ecuación final después de balancear. Y cuando se eliminan los iones espectadores, se obtiene la siguiente fórmula de red.
3. A partir de la reacción de doble sustitución, se forman productos de HNO3 y ZnI2. Según las reglas, el HNO3 se descompone porque contiene nitrato (segundo postulado). Y el Zn I2 también es soluble porque los yoduros son lo mismo (punto 3). Esto significa que ambos productos son acuosos (es decir, se disocian en cualquier líquido) y, por lo tanto, no se produce ninguna reacción de precipitación.
4. Los productos de esta reflexión de doble sustitución son C a3(PO4)2 y N CL. La regla 1 establece que N CL es soluble y, de acuerdo con el sexto postulado, C a3(PO4)2 no se descompone.
Así es como se verá la ecuación iónica cuando se complete la reacción. Y después de eliminar la precipitación, se obtiene esta fórmula.
5. El primer producto de esta reacción, PbSO4, es soluble según la cuarta regla porque es sulfato. El segundo producto KNO3 también se descompone en líquido porque contiene nitrato (segundo postulado). Por lo tanto, no se produce ninguna reacción de precipitación.
Proceso químico
Esta acción de separar un sólido durante la precipitación de las soluciones ocurre ya sea convirtiendo el componente en una forma que no se desintegre, o cambiando la composición del líquido para quereducir la calidad del artículo en él. La diferencia entre precipitación y cristalización radica en gran medida en si el énfasis está en el proceso por el cual se reduce la solubilidad o por el cual se organiza la estructura del sólido.
En algunos casos, se puede utilizar la precipitación selectiva para eliminar el ruido de la mezcla. Se agrega un reactivo químico a la solución y reacciona selectivamente con interferencia para formar un precipitado. Luego se puede separar físicamente de la mezcla.
Los precipitados se utilizan a menudo para eliminar iones metálicos de soluciones acuosas: iones de plata presentes en un componente de sal líquida como el nitrato de plata, que se precipita mediante la adición de moléculas de cloro, siempre que, por ejemplo, se utilice sodio. Los iones del primer componente y del segundo se combinan para formar cloruro de plata, un compuesto insoluble en agua. De manera similar, las moléculas de bario se convierten cuando el oxalato precipita el calcio. Se han desarrollado esquemas para el análisis de mezclas de iones metálicos mediante la aplicación secuencial de reactivos que precipitan sustancias específicas o sus grupos asociados.
En muchos casos, se puede elegir cualquier condición bajo la cual la sustancia precipite en una forma muy pura y fácilmente separable. Aislar tales precipitados y determinar su masa son métodos precisos de precipitación, hallando la cantidad de varios compuestos.
Al intentar separar un sólido de una solución que contiene varios componentes, a menudo se incorporan constituyentes no deseados a los cristales, lo que reduce supureza y degrada la precisión del análisis. Tal contaminación se puede reducir operando con soluciones diluidas y agregando lentamente el agente precipitante. Una técnica eficiente se llama precipitación homogénea, en la que se sintetiza en solución en lugar de agregarse mecánicamente. En casos difíciles, puede ser necesario aislar el precipitado contaminado, volver a disolverlo y precipitar también. La mayoría de las sustancias que interfieren se eliminan en el componente original y el segundo intento se lleva a cabo en su ausencia.
Además, el nombre de la reacción viene dado por el componente sólido que se forma como resultado de la reacción de precipitación.
Para afectar la descomposición de las sustancias en un compuesto, se necesita un precipitado para formar un compuesto insoluble, ya sea creado por la interacción de dos sales o un cambio de temperatura.
Esta precipitación de iones puede indicar que ha tenido lugar una reacción química, pero también puede ocurrir si la concentración del soluto excede su fracción de descomposición total. Una acción precede a un evento llamado nucleación. Cuando pequeñas partículas insolubles se agregan entre sí o forman una interfaz superior con una superficie como la pared de un recipiente o un cristal semilla.
Resultados clave: precipitación en química
En esta ciencia, este componente es tanto un verbo como un sustantivo. La precipitación es la formación de algún compuesto insoluble, ya sea reduciendo la desintegración completa de la combinación o mediante la interacción de dos componentes de la sal.
El sólido actúafunción importante. Ya que se forma como resultado de la reacción de precipitación y se llama precipitado. El sólido se utiliza para purificar, eliminar o extraer sales. Y también para la fabricación de pigmentos y la identificación de sustancias en análisis cualitativos.
Precipitación versus precipitación, marco conceptual
La terminología puede ser un poco confusa. Así es como funciona: la formación de un sólido a partir de una solución se llama precipitado. Y el componente químico que despierta la descomposición dura en estado líquido se llama precipitante. Si el tamaño de partícula del compuesto insoluble es muy pequeño, o si la gravedad no es suficiente para empujar el componente cristalino hacia el fondo del recipiente, el precipitado puede distribuirse uniformemente por todo el líquido, formando una suspensión. La sedimentación se refiere a cualquier procedimiento que separa el sedimento de la porción acuosa de una solución, que se denomina sobrenadante. Un método común de sedimentación es la centrifugación. Una vez que se elimina el precipitado, el polvo resultante puede denominarse "flor".
Otro ejemplo de formación de enlaces
Mezclar nitrato de plata y cloruro de sodio en agua hará que el cloruro de plata se precipite de la solución como un sólido. Es decir, en este ejemplo, el precipitado es el colesterol.
Al escribir una reacción química, la presencia de precipitación se puede indicar mediante la siguiente fórmula científica con una flecha hacia abajo.
Uso de la precipitación
Estos componentes se pueden utilizar para identificar un catión o un anión en una sal como parte de un análisis cualitativo. Se sabe que los metales de transición forman precipitados de varios colores dependiendo de su identidad elemental y estado de oxidación. Las reacciones de precipitación se utilizan principalmente para eliminar las sales del agua. Y también para la selección de productos y para la preparación de pigmentos. En condiciones controladas, la reacción de precipitación produce cristales de precipitado puro. En metalurgia, se utilizan para endurecer aleaciones.
Cómo recuperar sedimentos
Existen varios métodos de precipitación para extraer el sólido:
- Filtrado. En esta acción, la solución que contiene el precipitado se vierte sobre el filtro. Lo ideal es que el sólido permanezca en el papel mientras el líquido lo atraviesa. El recipiente se puede enjuagar y verter sobre el filtro para facilitar la recuperación. Siempre hay alguna pérdida, ya sea por disolución en líquido, paso a través del papel o por adhesión al material conductor.
- Centrifugación: esta acción hace girar la solución rápidamente. Para que la técnica funcione, el precipitado sólido debe ser más denso que el líquido. El componente densificado se puede obtener vertiendo toda el agua. Por lo general, las pérdidas son menores que con el filtrado. La centrifugación funciona bien con tamaños de muestra pequeños.
- Decantación: esta acción vierte la capa líquida o la succiona del sedimento. En algunos casos, se agrega solvente adicional para separar el agua del sólido. Decantar se puede utilizar con todo el componente después de la centrifugación.
Envejecimiento por precipitación
Un proceso llamado digestión ocurre cuandose deja que el sólido fresco permanezca en su solución. Típicamente, la temperatura de todo el líquido aumenta. La digestión improvisada puede producir partículas más grandes con alta pureza. El proceso que conduce a este resultado se conoce como "maduración de Ostwald".
