Çökelti veya kimyasal çökeltme iki homojen çözelti karışımından, çözünmeyen bir katı oluşumu ile meydana gelen bir süreçtir. Yağmur ve kar yağışlarının aksine, bu tür yağışlarda sıvının yüzeyinden “katı yağmur yağar”.
İki homojen çözeltide iyonlar suda çözülür. Bunlar diğer iyonlarla etkileşime girdiğinde (karıştırma sırasında), elektrostatik etkileşimleri bir kristalin veya jelatinimsi bir katının büyümesine izin verir. Yerçekiminin etkisi nedeniyle, bu katı cam malzemenin tabanında birikir.
Yağış, birçok değişkene bağlı olan iyonik bir denge tarafından yönetilir: araya giren türlerin konsantrasyonu ve doğasından su sıcaklığına ve katının suyla izin verilen temas süresine kadar.
Ek olarak, tüm iyonlar bu dengeyi kuramaz veya aynısı, hepsi çözeltiyi çok düşük konsantrasyonlarda doyurmaz. Örneğin, NaCl'yi çökeltmek için suyu buharlaştırmak veya daha fazla tuz eklemek gerekir.
Doymuş bir çözelti, daha fazla katıyı çözemeyeceği için çökeldiği anlamına gelir. Bu nedenle çökelme, çözeltinin doymuş olduğunun da açık bir işaretidir.
Yağış reaksiyonu
Çözünmüş A iyonları ve diğer B iyonları içeren bir çözelti düşünüldüğünde, karıştırıldığında reaksiyonun kimyasal denklemi şunları öngörür:
A + (ac) + B - (ac) <=> AB (ler)
Bununla birlikte, başlangıçta A ve B'nin yalnız kalması "neredeyse" imkansızdır ve zorunlu olarak zıt yüklü diğer iyonların eşlik etmesi gerekir.
Bu durumda, A + , C - türleriyle çözünür bir bileşik oluşturur ve B - , D + türleriyle aynı şeyi yapar . Böylece, kimyasal denklem şimdi yeni türleri ekliyor:
AC (ac) + DB (ac) <=> AB (ler) + DC (ac)
Türler + Türlere D değiştirir + katı AB oluşturulması; bu da, türler Cı - değiştirdiği B - çözünebilir katı DC oluşturulur.
Yani çift yer değiştirmeler meydana gelir (metatez reaksiyonu). Dolayısıyla çökelme reaksiyonu, bir çift iyon yer değiştirme reaksiyonudur.
Yukarıdaki görüntüdeki örnek için, beher, sözde "altın yağmuru" reaksiyonunun bir ürünü olan kurşun (II) iyodürün (PbI 2 ) altın kristallerini içerir :
Pb (NO 3 ) 2 (ac) + 2KI (aq) => PbI 2 (s) + 2KNO 3 (aq)
Önceki denkleme göre, A = Pb 2+ , C - = NO 3 - , D = K + ve B = I - .
Çökeltinin oluşumu
Beherin duvarları, yoğun ısıdan gelen yoğunlaşmış suyu gösterir. Su hangi amaçla ısıtılır? PbI 2 kristallerinin oluşum sürecini yavaşlatmak ve altın duşun etkisini vurgulamak için.
İki I - anyonu ile karşılaşıldığında , Pb 2+ katyonu , bir kristal oluşturmak için yeterli olmayan, üç iyondan oluşan küçük bir çekirdek oluşturur. Benzer şekilde, çözeltinin diğer bölgelerinde başka iyonlar da çekirdek oluşturmak için toplanır; Bu süreç çekirdeklenme olarak bilinir.
Bu çekirdekler diğer iyonları çeker ve böylece çözeltinin sarı bulanıklığından sorumlu olan koloidal parçacıklar oluşturmak için büyür.
Aynı şekilde, bu parçacıklar diğerleriyle etkileşime girerek pıhtılara neden olur ve bu pıhtılar diğerleriyle birlikte sonunda çökeltiyi oluşturur.
Bununla birlikte, bu meydana geldiğinde, çökelti jelatinimsi olup, bazı kristallerin çözelti içinde "dolaştığını" gösteren parlak ipuçları vardır. Bunun nedeni, çekirdeklenme oranının çekirdek büyümesinden daha büyük olmasıdır.
Öte yandan, bir çekirdeğin maksimum büyümesi parlak bir kristale yansıtılır. Bu kristali garanti etmek için, çözelti hafifçe aşırı doyurulmalıdır, bu da çökeltmeden önce sıcaklığın artırılmasıyla elde edilir.
Böylece, çözelti soğudukça çekirdeklerin büyümesi için yeterli zamanı olur. Ayrıca, tuzların konsantrasyonu çok yüksek olmadığından, sıcaklık çekirdekleşme sürecini kontrol eder. Sonuç olarak, her iki değişken PBI görünümünü yarar 2 kristaller .
Çözünürlük ürünü
PbI 2 , onunla çözelti içindeki iyonlar arasında bir denge kurar:
PbI 2 (s) <=> Pb 2+ (ac) + 2I - (ac)
Bu dengenin sabitine çözünürlük ürün sabiti K ps denir . "Ürün" terimi, katıyı oluşturan iyonların konsantrasyonlarının çarpımı anlamına gelir:
K ps = 2
Burada katı, denklemde ifade edilen iyonlardan oluşur; ancak bu hesaplamalarda katıyı dikkate almıyor.
Pb 2+ iyonlarının ve I - iyonlarının konsantrasyonları PbI 2'nin çözünürlüğüne eşittir . Yani, bunlardan birinin çözünürlüğü belirlenerek, diğerinin çözünürlüğü ve sabit K ps hesaplanabilir .
Düşük suda çözünür bileşikler için K ps değerleri ne için? Bileşiğin belirli bir sıcaklıkta (25 )C) çözünmezlik derecesinin bir ölçüsüdür. Bu nedenle, a K ps ne kadar küçükse , o kadar çözünmezdir.
Bu nedenle, bu değeri diğer bileşiklerinkilerle karşılaştırarak, hangi çiftin (örneğin, AB ve DC) önce çökeleceği tahmin edilebilir. Hipotetik bileşik DC durumunda, onun K ps kadar yüksek de D yüksek konsantrasyonlarda ihtiyaç olabilir + veya C - çözeltide çökelti .
Bu, kesirli yağış olarak bilinen şeyin anahtarıdır. Aynı şekilde, çözünmeyen bir tuz için K ps'yi bilerek, onu bir litre suda çökeltmek için gereken minimum miktar hesaplanabilir.
Bununla birlikte, KNO 3 durumunda böyle bir denge yoktur, bu nedenle K ps'den yoksundur . Aslında suda çok çözünür bir tuzdur.
Örnekler
Çökelti reaksiyonları, kimyasal reaksiyonlar dünyasını zenginleştiren süreçlerden biridir. Bazı ek örnekler (altın duşun yanı sıra):
AgNO 3 (aq) + NaCl (aq) => AgCl (k) + NaNO 3 (aq)
Üstteki resim, beyaz gümüş klorür çökeltisinin oluşumunu göstermektedir. Genel olarak, çoğu gümüş bileşiği beyaz renklere sahiptir.
BaCl 2 (sulu) + K 2 SO 4 (sulu) => BaSO 4 (k) + 2KCl (sulu)
Beyaz bir baryum sülfat çökeltisi oluşur.
2CuSO 4 (aq) + 2NaOH (aq) => Cu 2 (OH) 2 SO 4 (s) + Na 2 SO 4 (aq)
Dibazik bakır (II) sülfatın mavimsi çökeltisi oluşur.
2AgNO 3 (aq) + K 2 CrO 4 (aq) => Ag 2 CrO 4 (s) + 2KNO 3 (aq)
Gümüş kromatın turuncu çökeltisi oluşur.
CaCl 2 (sulu) + Na 2 CO 3 (sulu) => CaCO 3 (k) + 2NaCl (sulu)
Kireçtaşı olarak da bilinen beyaz kalsiyum karbonat çökeltisi oluşur.
Fe (NO 3 ) 3 (aq) + 3NaOH (aq) => Fe (OH) 3 (s) + 3NaNO 3 (aq)
Son olarak, turuncu renkli demir (III) hidroksit çökeltisi oluşur. Bu şekilde, çökelme reaksiyonları herhangi bir bileşik üretir.
Referanslar
- Day, R. ve Underwood, A. Quantitative Analytical Chemistry (5. baskı). PEARSON Prentice Hall, s. 97-103.
- Der Kreole. (6 Mart 2011). Altın yağmuru. . 18 Nisan 2018'de commons.wikimedia.org adresinden alındı.
- Anne Marie Helmenstine, Ph.D. (9 Nisan 2017). Çökelme Reaksiyonu Tanımı. 18 Nisan 2018'de, düşünceco.com adresinden alındı.
- le Châtelier Prensibi: Yağış Reaksiyonları. Digipac.ca adresinden 18 Nisan 2018'de alındı
- Prof. Botch. Kimyasal Reaksiyonlar I: Net iyonik denklemler. 18 Nisan 2018 tarihinde: lecturedemos.chem.umass.edu adresinden erişildi.
- Luisbrudna. (8 Ekim 2012). Gümüş klorür (AgCl). . 18 Nisan 2018'de commons.wikimedia.org adresinden alındı.
- Whitten, Davis, Peck ve Stanley. Kimya. (8. baskı). CENGAGE Learning, s 150, 153, 776-786.