침전물 또는 화학적 침전 개의 균질 한 용액의 혼합물로부터 불용성 고체의 형성으로 구성하는 과정이다. 비와 눈의 강수와는 달리, 이러한 유형의 강수에서는 액체 표면에서 "고체 비가 내립니다".
두 개의 균질 한 용액에서 이온은 물에 용해됩니다. 이들이 다른 이온과 상호 작용할 때 (혼합시), 정전 기적 상호 작용으로 결정 또는 젤라틴 고체가 성장할 수 있습니다. 중력의 영향으로이 고체는 유리 재질의 바닥에 퇴적됩니다.
침전은 이온 균형에 의해 좌우되는데, 이는 개입하는 종의 농도와 특성에서 수온 및 고체와 물의 허용 접촉 시간에 이르기까지 다양한 변수에 따라 달라집니다.
또한 모든 이온이이 평형을 설정할 수있는 것은 아니며 동일한 것이 모두 매우 낮은 농도에서 용액을 포화시킬 수있는 것은 아닙니다. 예를 들어, NaCl을 침전 시키려면 물을 증발 시키거나 소금을 더 추가해야합니다.
포화 용액은 더 이상 고체를 녹일 수 없으므로 침전됩니다. 이러한 이유로 강수는 용액이 포화되었다는 분명한 신호이기도합니다.
침전 반응
용해 된 A 이온이있는 용액과 B 이온이있는 용액을 고려할 때, 혼합되면 반응의 화학 방정식은 다음을 예측합니다.
+ (AC) + B - (AC) <=> AB (S)
그러나 A와 B가 처음에 혼자있는 것은 "거의"불가능하며 반드시 반대 전하를 가진 다른 이온을 동반해야합니다.
이 경우, +는 가용성은 C와 화합물 형성 - 종 및 B가 - 는 D와 동일한 작업을 수행 + 종 . 따라서 화학 방정식은 이제 새로운 종을 추가합니다.
AC (ac) + DB (ac) <=> AB (s) + DC (ac)
종 A + 는 종 D + 를 대체 하여 고체 AB를 형성합니다. 결과적으로, 종 C - 변위 B는 - 가용성 DC 고체를 형성한다.
즉, 이중 변위가 발생합니다 (복합 반응). 따라서 침전 반응은 이중 이온 치환 반응입니다.
위 이미지의 예에서 비커에는 소위 "금 샤워"반응의 산물 인 요오드화 납 (II) (PbI 2 ) 의 금 결정이 포함되어 있습니다 .
Pb (NO 3 ) 2 (ac) + 2KI (aq) => PbI 2 (s) + 2KNO 3 (aq)
앞의 식에 따라, A = 납 2+ , C - = NO 3 - , D = K + 및 B = I - .
침전물의 형성
비커의 벽은 강렬한 열에서 응축 된 물을 보여줍니다. 물은 어떤 목적으로 가열됩니까? PbI 2 결정의 형성 과정을 늦추고 황금 샤워의 효과를 강조합니다.
두 I 만날 경우 - 음이온 , Pb의 2+ 양이온 형태의 결정을 구축하는 것만으로는 충분하지 않습니다 세 이온의 작은 핵. 마찬가지로 용액의 다른 영역에서 다른 이온도 모여 핵을 형성합니다. 이 과정을 핵 생성이라고합니다.
이 핵은 다른 이온을 끌어 당기고, 따라서 콜로이드 입자를 형성하도록 성장하여 용액의 황색 흐림을 담당합니다.
같은 방식으로, 이러한 입자는 다른 입자와 상호 작용하여 응고를 일으키고, 이러한 응고는 다른 입자와 상호 작용하여 최종적으로 침전물을 생성합니다.
그러나 이것이 발생하면 침전물은 젤라틴 모양이며 용액을 통해 "방황하는"일부 결정의 밝은 힌트가 있습니다. 이것은 핵 생성 속도가 핵의 성장보다 더 크기 때문입니다.
반면에 핵의 최대 성장은 화려한 결정에 반영됩니다. 이 결정을 보장하려면 용액이 약간 과포화되어야하며, 이는 침전 전에 온도를 높이면 달성됩니다.
따라서 용액이 냉각되면 핵이 성장할 수있는 충분한 시간이 있습니다. 또한 염의 농도가 그리 높지 않기 때문에 온도가 핵 생성 과정을 제어합니다. 결과적으로 두 변수 모두 PbI 2 결정의 모양에 도움이 됩니다.
용해도 제품
PbI 2 는 용액과 용액의 이온 사이에 평형을 설정합니다.
PBI 2 발 <=> 납 2+ (AC) + 2I - (AC)
이 평형 상수를 용해도 곱 상수 K ps 라고합니다 . 용어 "생성물"은 고체를 구성하는 이온 농도의 곱셈을 나타냅니다.
K ps = 2
여기서 고체는 방정식에 표현 된 이온으로 구성됩니다. 그러나 이러한 계산에서는 솔리드를 고려하지 않습니다.
(PB)의 농도 2+ 이온과 I - 이온 PBI의 용해도 동등한 2 . 즉, 이들 중 하나의 용해도를 결정함으로써 다른 하나의 용해도와 상수 K ps 를 계산할 수 있습니다 .
저 수용성 화합물에 대한 K ps 값은 무엇입니까 ? 특정 온도 (25ºC)에서 화합물의 불용성 정도를 측정 한 것입니다. 따라서 a K ps 가 작을수록 더 불용성입니다.
따라서이 값을 다른 화합물의 값과 비교하여 어느 쌍 (예 : AB 및 DC)이 먼저 침전되는지 예측할 수 있습니다. 가상 DC 화합물의 경우, 그 K의 PS는 그다지 높지는 D 높은 농도 필요하다고 할 수있다 + 또는 C - 용액 의 침전을 .
이것이 부분 강수로 알려진 핵심입니다. 마찬가지로 불용성 염에 대한 K ps 를 알면 물 1 리터에 침전시키는 최소량을 계산할 수 있습니다.
그러나 KNO 3 의 경우 이러한 평형이 없기 때문에 K ps 가 부족 합니다. 사실, 그것은 물에 잘 녹는 소금입니다.
예
침전 반응은 화학 반응의 세계를 풍요롭게하는 과정 중 하나입니다. 몇 가지 추가 예 (황금 샤워 외에)는 다음과 같습니다.
AgNO 3 (수성) + NaCl (수성) => AgCl (s) + NaNO 3 (수성)
상단 이미지는 백색 염화은 침전물의 형성을 보여줍니다. 일반적으로 대부분의은 화합물은 흰색입니다.
BaCl 2 (수성) + K 2 SO 4 (수성) => BaSO 4 (s) + 2KCl (수성)
황산 바륨의 백색 침전물이 형성됩니다.
2CuSO 4 (수성) + 2NaOH (수성) => Cu 2 (OH) 2 SO 4 (s) + Na 2 SO 4 (수성)
이염 기성 황산구리 (II)의 푸르스름한 침전물이 형성됩니다.
2AgNO 3 (aq) + K 2 CrO 4 (aq) => Ag 2 CrO 4 (s) + 2KNO 3 (aq)
은 크롬 산염의 주황색 침전물이 형성됩니다.
CaCl 2 (aq) + Na 2 CO 3 (aq) => CaCO 3 (s) + 2NaCl (aq)
석회암으로도 알려진 탄산 칼슘의 백색 침전물이 형성됩니다.
Fe (NO 3 ) 3 (aq) + 3NaOH (aq) => Fe (OH) 3 (s) + 3NaNO 3 (aq)
마지막으로 수산화철 (III)의 주황색 침전물이 형성됩니다. 이런 식으로 침전 반응은 모든 화합물을 생성합니다.
참고 문헌
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