공동 침전 : 구성 요소, 유형 및 용도 - 화학

공침은 액체 매질에 용해하는 용질을 전달 불용성 물질의 오염이다. 여기서 '오염'이라는 단어는 불용성 지지체에 의해 침전 된 용해성 용질이 바람직하지 않은 경우에 적용됩니다. 그러나 그렇지 않은 경우 대체 분석 또는 합성 방법이 있습니다.

반면에 불용성 지지체는 침전 된 물질입니다. 이것은 용해성 용질을 내부 (흡수) 또는 표면 (흡착)으로 운반 할 수 있습니다. 당신이 그것을하는 방법은 결과 고체의 물리 화학적 특성을 완전히 바꿀 것입니다.

출처 : Gabriel Bolívar

공침의 개념이 다소 혼란스러워 보일 수 있지만 생각보다 일반적입니다. 왜? 단순한 오염 된 고체 이상으로 복잡한 구조의 고체 용액과 귀중한 구성 요소가 풍부하기 때문입니다. 식물이 영양을 공급받는 토양은 공침의 예입니다.

마찬가지로 미네랄, 세라믹, 점토 및 얼음의 불순물도이 현상의 산물입니다. 그렇지 않으면 토양은 본질적인 요소의 상당 부분을 잃게되고 미네랄은 현재 알려진 것과 같지 않으며 새로운 물질의 합성을위한 중요한 방법이 없을 것입니다.

공침이란 무엇입니까?

공침의 개념을 더 잘 이해하기 위해 다음 예제가 제공됩니다.

위 (위 이미지)에는 물이 담긴 두 개의 용기가 있으며, 그중 하나에는 용해 된 NaCl이 들어 있습니다. NaCl은 수용성이 높은 소금이지만 설명을 위해 흰색 점의 크기가 과장되어 있습니다. 각 백색 점은 포화 직전의 용액에서 NaCl의 작은 응집체입니다.

두 용기에 첨가 된 황화 나트륨, Na ₂ S 및 질산은 AgNO ₃ 의 혼합물은 황화은의 불용성 흑색 고체 인 AgS를 침전시킬 것입니다.

Na ₂ S + AgNO ₃ => AgS + NaNO ₃

첫 번째 물통에서 볼 수 있듯이 검은 색 고체 (검은 색 구체)가 침전됩니다. 그러나 NaCl이 용해 된 용기에있는이 고체는이 염 입자 (흰색 점이있는 검은 색 구체)를 운반합니다. NaCl은 물에 용해되지만 AgS가 침전됨에 따라 검은 색 표면에 흡착됩니다.

그런 다음 NaCl이 AgS에 공 침전되었다고합니다. 검은 색 고체를 분석하면 표면에 NaCl 미세 결정이 보인다.

그러나 이러한 결정은 AgS 내부에있을 수도 있으므로 고체가 회색으로 "바뀝니다"(흰색 + 검은 색 = 회색).

흰색 점이있는 검은 색 구와 회색 구는 용해성 용질이 다른 방식으로 공침 할 수 있음을 보여줍니다.

첫 번째에서는 불용성 지지체 (이전 예에서는 AgS)에 흡착되어 표면적으로 그렇게합니다. 두 번째에서는 내부적으로 그렇게하여 침전물의 검은 색을 "변경"합니다.

다른 유형의 고체를 얻을 수 있습니까? 즉, AgS 및 NaCl ( 공 침전하는 NaNO ₃ 과 함께)의 흑백 상을 가진 구체입니다 . 이것은 새로운 고체와 물질 합성의 독창성이 발생하는 곳입니다.

그러나 시작점으로 돌아 가면 기본적으로 용해성 용질은 서로 다른 유형의 고체를 생성합니다. 공침의 유형과 그로 인한 고체는 아래에 언급됩니다.

결정 격자에서 이온 중 하나가 공동 침전 된 용해성 물질 중 하나로 대체 될 수있을 때 포함에 대해 이야기합니다.

예를 들어, NaCl이 포함을 통해 공 침전 되었다면 Na ⁺ 이온 이 결정 배열의 한 부분에서 Ag ⁺ 대신 사용되었을 것 입니다.

그러나 모든 유형의 공동 침전 중에서 이것은 가능성이 가장 낮습니다. 이것이 일어나기 위해서는 이온 반경이 매우 유사해야하기 때문입니다. 이미지의 회색 영역으로 돌아 가면 내포물은 더 밝은 회색 톤 중 하나로 표현됩니다.

방금 언급했듯이 결정질 고체에 포함이 발생하며이를 얻으려면 용액의 화학과 여러 요인 (T, pH, 교반 시간, 몰비 등)을 숙지해야합니다.

폐색에서 이온은 결정 격자 내에 갇히지 만 어레이의 이온을 대체하지 않습니다. 예를 들어, 폐색 된 NaCl 결정은 AgS 내에서 형성 될 수 있습니다. 그래픽 적으로는 검은 색 결정으로 둘러싸인 흰색 결정으로 시각화 할 수 있습니다.

이러한 유형의 공동 침전은 가장 일반적인 방법 중 하나이며, 덕분에 새로운 결정질 고체가 합성됩니다. 막힌 입자는 간단한 세척으로 제거 할 수 없습니다. 이렇게하려면 전체 어셈블리, 즉 불용성 지지체를 재결정 화해야합니다.

포함과 폐색 모두 결정 구조에 주어진 흡수 과정입니다.

흡착시 공 침전 된 고체는 불용성 지지체의 표면에 놓입니다. 이 지지체의 입자 크기는 얻은 고체의 유형을 정의합니다.

그들이 작 으면 응집 된 고체가 얻어지며 불순물을 제거하기 쉽습니다. 그러나 그들이 매우 작 으면 고체는 많은 양의 물을 흡수하고 젤라틴이 될 것입니다.

흰색 점이있는 검은 색 구체로 돌아 가면 AgS에 공침 된 NaCl 결정을 증류수로 세척 할 수 있습니다. 따라서 AgS가 정제 될 때까지 계속해서 가열하여 모든 물을 증발시킬 수 있습니다.

공침의 적용은 무엇입니까? 그중 일부는 다음과 같습니다.

-매질에서 쉽게 침전되지 않는 가용성 물질을 정량화 할 수 있습니다. 따라서 불용성 지지체를 통해 추가 연구 및 분석을 위해 프랑슘과 같은 방사성 동위 원소를 운반합니다.

-젤라틴 고체에 이온을 공침함으로써 액체 매질이 정제되고 있습니다. 이러한 경우 불순물이 외부로 빠져 나갈 수 없기 때문에 폐색이 더욱 바람직합니다.

-공침을 통해 물질이 형성되는 동안 물질을 고체로 통합 할 수 있습니다. 고체가 폴리머이면 용해성 용질을 흡수하여 내부에 공침하여 새로운 특성을 부여합니다. 예를 들어, 셀룰로오스 인 경우 코발트 (또는 기타 금속)가 그 안에 공 침전 될 수 있습니다.

-위의 모든 것 외에도 공침은 불용성 지지체에서 나노 입자를 합성하는 핵심 방법 중 하나입니다. 덕분에 바이오 나노 재료와 마그네타이트 나노 입자가 합성되었습니다.

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