Hujan adalah pembentukan padatan dari larutan. Awalnya, reaksi terjadi dalam keadaan cair, setelah itu terbentuk zat tertentu, yang disebut "endapan". Komponen kimia yang menyebabkan pembentukannya memiliki istilah ilmiah seperti "presipitator". Tanpa gravitasi (pengendapan) yang cukup untuk menyatukan partikel-partikel keras, sedimen tetap tersuspensi.
Setelah pengendapan, terutama saat menggunakan centrifuge kompak, pengendapan dapat disebut "granul". Ini dapat digunakan sebagai media. Cairan yang tetap berada di atas padatan tanpa pengendapan disebut "supernatan". Presipitasi adalah serbuk yang diperoleh dari batuan sisa. Mereka juga secara historis dikenal sebagai "bunga". Ketika padatan muncul dalam bentuk serat selulosa yang diolah secara kimia, proses ini sering disebut sebagai regenerasi.
Kelarutan unsur
Terkadang terbentuknya endapan menunjukkan terjadinya reaksi kimia. Jika sebuahpengendapan dari larutan perak nitrat dituangkan ke dalam cairan natrium klorida, kemudian refleksi kimia terjadi dengan pembentukan endapan putih dari logam mulia. Ketika kalium iodida cair bereaksi dengan timbal(II) nitrat, terbentuk endapan kuning timbal(II) iodida.
Presipitasi dapat terjadi jika konsentrasi suatu senyawa melebihi kelarutannya (misalnya, ketika mencampur komponen yang berbeda atau mengubah suhunya). Pengendapan sempurna hanya dapat terjadi dengan cepat dari larutan lewat jenuh.
Dalam padatan, suatu proses terjadi ketika konsentrasi satu produk di atas batas kelarutan dalam tubuh inang lainnya. Misalnya, karena pendinginan yang cepat atau implantasi ion, suhunya cukup tinggi sehingga difusi dapat menyebabkan pemisahan zat dan pembentukan endapan. Deposisi solid-state total biasanya digunakan untuk sintesis nanocluster.
Kelebihan saturasi cairan
Langkah penting dalam proses presipitasi adalah awal nukleasi. Penciptaan partikel padat hipotetis melibatkan pembentukan antarmuka, yang tentu saja membutuhkan beberapa energi berdasarkan gerakan permukaan relatif dari padatan dan larutan. Jika struktur nukleasi yang sesuai tidak tersedia, maka akan terjadi supersaturasi.
Contoh pengendapan: tembaga dari kawat yang digantikan oleh perak ke dalam larutan logam nitrat, di mana ia dicelupkan. Tentu saja, setelah percobaan ini, bahan padat mengendap. Reaksi presipitasi dapat digunakan untuk menghasilkan pigmen. Dan juga untuk menghapusgaram dari air selama pemrosesan dan dalam analisis anorganik kualitatif klasik. Beginilah cara deposit tembaga.
Kristal porfirin
Presipitasi juga berguna selama isolasi produk reaksi saat pemrosesan terjadi. Idealnya, zat ini tidak larut dalam komponen reaksi.
Jadi padatan mengendap saat terbentuk, lebih disukai menciptakan kristal murni. Contohnya adalah sintesis porfirin dalam asam propionat mendidih. Ketika campuran reaksi didinginkan sampai suhu kamar, kristal komponen ini jatuh ke dasar bejana.
Hujan juga dapat terjadi ketika anti-pelarut ditambahkan, yang secara drastis mengurangi kadar air absolut dari produk yang diinginkan. Padatan kemudian dapat dengan mudah dipisahkan dengan penyaringan, dekantasi atau sentrifugasi. Contohnya adalah sintesis kromium klorida tetrafenilporfirin: air ditambahkan ke larutan reaksi DMF dan produk mengendap. Pengendapan juga berguna dalam pemurnian semua komponen: bdim-cl mentah diuraikan seluruhnya dalam asetonitril dan dibuang menjadi etil asetat, di mana ia mengendap. Aplikasi penting lainnya dari anti-pelarut adalah pengendapan etanol dari DNA.
Dalam metalurgi, pengendapan larutan padat juga merupakan cara yang berguna untuk mengeraskan paduan. Proses peluruhan ini dikenal sebagai pengerasan komponen padat.
Representasi menggunakan persamaan kimia
Contoh reaksi presipitasi: perak nitrat encer (AgNO 3)ditambahkan ke larutan yang mengandung kalium klorida (KCl), dekomposisi padatan putih diamati, tetapi sudah menjadi perak (AgCl).
Dia, pada gilirannya, membentuk komponen baja, yang diamati sebagai endapan.
Reaksi pengendapan ini dapat ditulis dengan penekanan pada molekul terdisosiasi dalam larutan gabungan. Ini disebut persamaan ion.
Cara terakhir untuk membuat reaksi seperti itu dikenal sebagai ikatan murni.
Hujan dengan warna berbeda
Bercak hijau dan coklat kemerahan pada sampel inti batugamping berhubungan dengan padatan Fe 2+ dan Fe 3+ oksida dan hidroksida.
Banyak senyawa yang mengandung ion logam menghasilkan endapan dengan warna yang khas. Di bawah ini adalah nuansa khas untuk berbagai deposisi logam. Namun, banyak dari senyawa ini dapat menghasilkan warna yang sangat berbeda dari yang tercantum.
Asosiasi lain biasanya membentuk endapan putih.
Analisis Anion dan Kation
Hujan berguna untuk mendeteksi jenis kation dalam garam. Untuk melakukan ini, alkali pertama-tama bereaksi dengan komponen yang tidak diketahui untuk membentuk padatan. Ini adalah pengendapan hidroksida dari garam yang diberikan. Untuk mengidentifikasi kation, perhatikan warna endapan dan kelebihan kelarutannya. Proses serupa sering digunakan secara berurutan - misalnya, campuran barium nitrat akan bereaksi dengan ion sulfat untuk membentuk endapan padat barium sulfat, menunjukkan kemungkinan bahwa zat kedua hadir dalam jumlah besar.
Proses Pencernaan
Penuaan endapan terjadi ketika komponen yang baru terbentuk tetap berada dalam larutan dari mana ia mengendap, biasanya pada suhu yang lebih tinggi. Ini menghasilkan endapan partikel yang lebih bersih dan lebih kasar. Proses fisikokimia yang mendasari pencernaan disebut pematangan Ostwald. Berikut adalah contoh pengendapan protein.
Reaksi ini terjadi ketika kation dan anion dalam larutan hidrofit bergabung membentuk padatan heteropolar yang tidak larut yang disebut endapan. Terjadi atau tidaknya reaksi seperti itu dapat dipastikan dengan menerapkan prinsip kadar air pada padatan molekul umum. Karena tidak semua reaksi berair membentuk endapan, Anda perlu membiasakan diri dengan aturan kelarutan sebelum menentukan keadaan produk dan menulis persamaan ion keseluruhan. Mampu memprediksi reaksi ini memungkinkan para ilmuwan untuk menentukan ion mana yang ada dalam larutan. Ini juga membantu pabrik industri membentuk bahan kimia dengan mengekstraksi komponen dari reaksi ini.
Sifat berbagai presipitasi
Mereka adalah padatan reaksi ionik yang tidak larut yang terbentuk ketika kation dan anion tertentu bergabung dalam larutan berair. Penentu pembentukan lumpur dapat bervariasi. Beberapa reaksi bergantung pada suhu, seperti larutan yang digunakan untuk buffer, sementara yang lain hanya terkait dengan konsentrasi larutan. Padatan yang terbentuk dalam reaksi pengendapan adalah komponen kristal dandapat tersuspensi dalam seluruh cairan atau jatuh ke dasar larutan. Air yang tersisa disebut supernatan. Kedua elemen konsistensi (endapan dan supernatan) dapat dipisahkan dengan metode yang berbeda, seperti filtrasi, ultrasentrifugasi atau dekantasi.
Interaksi pengendapan dan penggantian ganda
Menerapkan hukum kelarutan membutuhkan pemahaman tentang bagaimana ion bereaksi. Sebagian besar interaksi presipitasi adalah proses perpindahan tunggal atau ganda. Opsi pertama terjadi ketika dua reaktan ionik berdisosiasi dan mengikat anion atau kation yang sesuai dari zat lain. Molekul saling menggantikan berdasarkan muatannya sebagai kation atau anion. Ini dapat dilihat sebagai "berganti pasangan". Artinya, masing-masing dari dua reagen "kehilangan" pendampingnya dan membentuk ikatan dengan yang lain, misalnya, pengendapan kimia dengan hidrogen sulfida terjadi.
Reaksi penggantian ganda secara khusus diklasifikasikan sebagai proses pemadatan ketika persamaan kimia tersebut terjadi dalam larutan berair dan salah satu produk yang dihasilkan tidak larut. Contoh dari proses tersebut ditunjukkan di bawah ini.
Kedua reagen adalah berair dan satu produk padat. Karena semua komponen adalah ionik dan cair, mereka terdisosiasi dan karena itu dapat sepenuhnya larut satu sama lain. Namun, ada enam prinsip wateriness yang digunakan untuk memprediksi molekul mana yang tidak larut ketika disimpan dalam air. Ion-ion ini membentuk endapan padat secara totalcampuran.
Aturan kelarutan, laju pengendapan
Apakah reaksi pengendapan ditentukan oleh aturan kadar air zat? Faktanya, semua hukum dan dugaan ini memberikan pedoman yang memberi tahu ion mana yang membentuk padatan dan mana yang tetap dalam bentuk molekul aslinya dalam larutan berair. Aturan harus diikuti dari atas ke bawah. Ini berarti bahwa jika ada sesuatu yang tidak dapat diputuskan (atau dapat ditentukan) karena postulat pertama sudah ada, maka hal itu didahulukan dari indikasi angka yang lebih tinggi berikut.
Bromida, klorida, dan iodida larut.
Garam yang mengandung endapan perak, timbal dan merkuri tidak dapat tercampur sempurna.
Jika aturan menyatakan bahwa suatu molekul dapat larut, maka ia tetap dalam bentuk air. Tetapi jika komponen tersebut tidak dapat bercampur sesuai dengan hukum dan postulat yang dijelaskan di atas, maka ia membentuk padatan dengan benda atau cairan dari reagen lain. Jika ditunjukkan bahwa semua ion dalam suatu reaksi dapat larut, maka proses pengendapan tidak terjadi.
Persamaan ion murni
Untuk memahami definisi konsep ini, perlu diingat hukum untuk reaksi penggantian ganda, yang diberikan di atas. Karena campuran khusus ini adalah metode pengendapan, keadaan materi dapat ditetapkan untuk setiap pasangan variabel.
Langkah pertama untuk menulis persamaan ionik murni adalah memisahkan reaktan dan produk yang larut (berair) menjadi masing-masingkation dan anion. Endapan tidak larut dalam air, jadi tidak ada padatan yang harus terpisah. Aturan yang dihasilkan terlihat seperti ini.
Dalam persamaan di atas, ion A+ dan D - ada di kedua sisi rumus. Mereka juga disebut molekul penonton karena mereka tetap sama selama reaksi. Karena mereka adalah orang-orang yang melalui persamaan tidak berubah. Artinya, mereka dapat dikecualikan untuk menunjukkan rumus molekul tanpa cacat.
Persamaan ion murni hanya menunjukkan reaksi pengendapan. Dan rumus molekul jaringan tentu harus seimbang di kedua sisi, tidak hanya dari sudut pandang atom unsur, tetapi juga jika kita mempertimbangkannya dari sisi muatan listrik. Reaksi presipitasi biasanya diwakili secara eksklusif oleh persamaan ionik. Jika semua produk berair, rumus molekul murni tidak dapat ditulis. Dan ini terjadi karena semua ion dikecualikan sebagai produk penampil. Oleh karena itu, tidak ada reaksi pengendapan yang terjadi secara alami.
Aplikasi dan contoh
Reaksi presipitasi berguna untuk menentukan apakah ada unsur yang tepat dalam larutan. Jika terbentuk endapan, misalnya ketika bahan kimia bereaksi dengan timbal, keberadaan komponen ini dalam sumber air dapat diperiksa dengan menambahkan bahan kimia dan memantau pembentukan endapan. Selain itu, refleksi sedimentasi dapat digunakan untuk mengekstraksi unsur-unsur seperti magnesium dari lautair. Reaksi presipitasi bahkan terjadi pada manusia antara antibodi dan antigen. Namun, lingkungan di mana hal ini terjadi masih dipelajari oleh para ilmuwan di seluruh dunia.
Contoh pertama
Hal ini diperlukan untuk menyelesaikan reaksi penggantian ganda, dan kemudian mereduksinya menjadi persamaan ion murni.
Pertama, perlu untuk memprediksi produk akhir dari reaksi ini menggunakan pengetahuan tentang proses penggantian ganda. Untuk melakukan ini, ingatlah bahwa kation dan anion "berganti pasangan".
Kedua, ada baiknya memisahkan reagen menjadi bentuk ionik yang lengkap, karena mereka ada dalam larutan berair. Dan jangan lupa untuk menyetarakan muatan listrik dan jumlah atom.
Akhirnya, Anda harus memasukkan semua ion penonton (molekul yang sama yang terjadi di kedua sisi rumus yang tidak berubah). Dalam hal ini, ini adalah zat seperti natrium dan klorin. Persamaan ion akhir terlihat seperti ini.
Hal ini juga diperlukan untuk menyelesaikan reaksi penggantian ganda, dan kemudian, sekali lagi, pastikan untuk mereduksinya menjadi persamaan ion murni.
Pemecahan masalah umum
Produk yang diprediksi dari reaksi ini adalah CoSO4 dan NCL dari aturan kelarutan, COSO4 terurai sempurna karena poin 4 menyatakan bahwa sulfat (SO2–4) tidak mengendap dalam air. Demikian pula, kita harus menemukan bahwa komponen NCL dapat ditentukan berdasarkan postulat 1 dan 3 (hanya bagian pertama yang dapat dikutip sebagai bukti). Setelah disetarakan, persamaan yang dihasilkan memiliki bentuk berikut.
Untuk langkah selanjutnya, ada baiknya memisahkan semua komponen ke dalam bentuk ioniknya, karena mereka akan ada dalam larutan berair. Dan juga untuk menyeimbangkan muatan dan atom. Kemudian batalkan semua ion penonton (yang muncul sebagai komponen di kedua sisi persamaan).
Tidak ada reaksi pengendapan
Contoh khusus ini penting karena semua reaktan dan produk berair, yang berarti mereka dikeluarkan dari persamaan ionik murni. Tidak ada endapan padat. Oleh karena itu, tidak terjadi reaksi pengendapan.
Hal ini diperlukan untuk menulis persamaan ionik keseluruhan untuk kemungkinan reaksi perpindahan ganda. Pastikan untuk memasukkan keadaan materi dalam solusi, ini akan membantu mencapai keseimbangan dalam rumus keseluruhan.
Solusi
1. Terlepas dari keadaan fisiknya, produk dari reaksi ini adalah Fe(OH)3 dan NO3. Aturan kelarutan memprediksi bahwa NO3 benar-benar terurai dalam cairan, karena semua nitrat melakukannya (ini membuktikan poin kedua). Namun, Fe(OH)3 tidak larut karena pengendapan ion hidroksida selalu memiliki bentuk ini (sebagai bukti, postulat keenam dapat diberikan) dan Fe bukan salah satu kation, yang menyebabkan dikeluarkannya komponen tersebut. Setelah disosiasi, persamaannya menjadi seperti ini:
2. Sebagai hasil dari reaksi penggantian ganda, produk yang dihasilkan adalah Al, CL3 dan Ba, SO4, AlCL3 larut karena mengandung klorida (aturan 3). Namun, B a S O4 tidak terurai dalam cairan, karena komponennya mengandung sulfat. Tetapi ion B 2 + membuatnya juga tidak larut, karenasalah satu kation yang menyebabkan pengecualian pada aturan keempat.
Seperti inilah persamaan akhir setelah diseimbangkan. Dan ketika ion penonton dihilangkan, rumus jaringan berikut diperoleh.
3. Dari reaksi penggantian ganda, produk HNO3 serta ZnI2 terbentuk. Menurut aturan, HNO3 terurai karena mengandung nitrat (postulat kedua). Dan Zn I2 juga larut karena iodidanya sama (titik 3). Ini berarti bahwa kedua produk tersebut berair (yaitu, mereka terdisosiasi dalam cairan apa pun) dan dengan demikian tidak ada reaksi pengendapan yang terjadi.
4. Produk dari refleksi substitusi ganda ini adalah C a3(PO4)2 dan N CL. Aturan 1 menyatakan bahwa N CL larut, dan menurut postulat keenam, C a3(PO4)2 tidak terurai.
Beginilah persamaan ionik akan terlihat ketika reaksi selesai. Dan setelah menghilangkan presipitasi, diperoleh rumus ini.
5. Produk pertama dari reaksi ini, PbSO4, larut menurut aturan keempat karena merupakan sulfat. Produk kedua KNO3 juga terurai dalam cairan karena mengandung nitrat (postulat kedua). Oleh karena itu, tidak terjadi reaksi pengendapan.
Proses kimia
Tindakan pemisahan padatan selama pengendapan dari larutan terjadi baik dengan mengubah komponen menjadi bentuk yang tidak hancur, atau dengan mengubah komposisi cairan sehinggamengurangi kualitas barang di dalamnya. Perbedaan antara presipitasi dan kristalisasi sebagian besar terletak pada apakah penekanannya adalah pada proses dimana kelarutan berkurang, atau dimana struktur padatan menjadi terorganisir.
Dalam beberapa kasus, presipitasi selektif dapat digunakan untuk menghilangkan noise dari campuran. Sebuah reagen kimia ditambahkan ke solusi dan selektif bereaksi dengan gangguan untuk membentuk endapan. Kemudian dapat dipisahkan secara fisik dari campurannya.
Presipitasi sering digunakan untuk menghilangkan ion logam dari larutan berair: ion perak yang ada dalam komponen garam cair seperti perak nitrat, yang diendapkan dengan penambahan molekul klorin, asalkan, misalnya, natrium digunakan. Ion komponen pertama dan kedua bergabung membentuk perak klorida, senyawa yang tidak larut dalam air. Demikian pula, molekul barium diubah ketika kalsium diendapkan oleh oksalat. Skema telah dikembangkan untuk analisis campuran ion logam dengan aplikasi berurutan dari reagen yang mengendapkan zat tertentu atau kelompok yang terkait.
Dalam banyak kasus, kondisi apa pun dapat dipilih di mana zat mengendap dalam bentuk yang sangat murni dan mudah dipisahkan. Mengisolasi endapan tersebut dan menentukan massanya adalah metode pengendapan yang akurat, menemukan jumlah berbagai senyawa.
Ketika mencoba untuk memisahkan padatan dari larutan yang mengandung banyak komponen, konstituen yang tidak diinginkan sering dimasukkan ke dalam kristal, mengurangikemurnian dan menurunkan akurasi analisis. Kontaminasi tersebut dapat dikurangi dengan mengoperasikan dengan larutan encer dan perlahan menambahkan zat pengendap. Teknik yang efisien disebut presipitasi homogen, di mana ia disintesis dalam larutan daripada ditambahkan secara mekanis. Dalam kasus yang sulit, mungkin perlu untuk mengisolasi endapan yang terkontaminasi, melarutkannya kembali, dan juga endapan. Sebagian besar zat pengganggu dihilangkan dalam komponen aslinya, dan upaya kedua dilakukan tanpa kehadiran mereka.
Selain itu, nama reaksi diberikan oleh komponen padat, yang terbentuk sebagai hasil dari reaksi pengendapan.
Untuk mempengaruhi penguraian zat dalam suatu senyawa, diperlukan endapan untuk membentuk senyawa yang tidak larut, baik yang dibuat oleh interaksi dua garam atau perubahan suhu.
Pengendapan ion ini dapat menunjukkan bahwa reaksi kimia telah terjadi, tetapi juga dapat terjadi jika konsentrasi zat terlarut melebihi fraksi peluruhan totalnya. Suatu tindakan mendahului suatu peristiwa yang disebut nukleasi. Ketika partikel kecil yang tidak larut berkumpul satu sama lain atau membentuk antarmuka atas dengan permukaan seperti dinding wadah atau kristal benih.
Temuan Kunci: Presipitasi dalam Kimia
Dalam ilmu ini, komponen ini adalah kata kerja dan kata benda. Pengendapan adalah pembentukan beberapa senyawa yang tidak larut, baik dengan mengurangi disintegrasi sempurna dari kombinasi, atau melalui interaksi dua komponen garam.
Yang solid tampilfungsi penting. Karena terbentuk sebagai hasil dari reaksi pengendapan dan disebut endapan. Padatan digunakan untuk memurnikan, menghilangkan atau mengekstrak garam. Dan juga untuk pembuatan pigmen dan identifikasi zat dalam analisis kualitatif.
Curah hujan versus curah hujan, kerangka konseptual
Terminologi bisa sedikit membingungkan. Begini cara kerjanya: Pembentukan padatan dari larutan disebut endapan. Dan komponen kimia yang membangkitkan dekomposisi keras dalam keadaan cair disebut presipitan. Jika ukuran partikel senyawa yang tidak larut sangat kecil, atau jika gravitasi tidak cukup untuk menarik komponen kristal ke dasar wadah, endapan dapat didistribusikan secara merata ke seluruh cairan, membentuk bubur. Sedimentasi mengacu pada setiap prosedur yang memisahkan sedimen dari bagian berair dari suatu larutan, yang disebut supernatan. Metode sedimentasi yang umum adalah sentrifugasi. Setelah endapan dihilangkan, bubuk yang dihasilkan bisa disebut "bunga".
Contoh lain pembentukan ikatan
Pencampuran perak nitrat dan natrium klorida dalam air akan menyebabkan perak klorida mengendap dari larutan sebagai padatan. Artinya, dalam contoh ini, endapannya adalah kolesterol.
Saat menulis reaksi kimia, adanya pengendapan dapat ditunjukkan dengan rumus ilmiah berikut dengan panah bawah.
Menggunakan curah hujan
Komponen ini dapat digunakan untuk mengidentifikasi kation atau anion dalam garam sebagai bagian dari analisis kualitatif. Logam transisi diketahui membentuk berbagai warna endapan tergantung pada identitas unsur dan keadaan oksidasinya. Reaksi presipitasi terutama digunakan untuk menghilangkan garam dari air. Dan juga untuk pemilihan produk dan untuk persiapan pigmen. Dalam kondisi terkendali, reaksi pengendapan menghasilkan kristal endapan murni. Dalam metalurgi, mereka digunakan untuk mengeraskan paduan.
Cara memulihkan sedimen
Ada beberapa metode pengendapan yang digunakan untuk mengekstrak padatan:
- Pemfilteran. Dalam tindakan ini, larutan yang mengandung endapan dituangkan ke filter. Idealnya, padatan tetap berada di atas kertas sementara cairan melewatinya. Wadah dapat dibilas dan dituangkan di atas filter untuk membantu pemulihan. Selalu ada beberapa kerugian, baik karena pelarutan dalam cairan, melewati kertas, atau karena adhesi bahan konduktif.
- Sentrifugasi: Tindakan ini memutar solusi dengan cepat. Agar teknik ini bekerja, endapan padat harus lebih padat daripada cairan. Komponen padat dapat diperoleh dengan menuangkan semua air. Biasanya kerugian lebih kecil dibandingkan dengan penyaringan. Sentrifugasi bekerja dengan baik dengan ukuran sampel yang kecil.
- Decanting: tindakan ini mengeluarkan lapisan cairan atau menyedotnya keluar dari sedimen. Dalam beberapa kasus, pelarut tambahan ditambahkan untuk memisahkan air dari padatan. Decant dapat digunakan dengan seluruh komponen setelah sentrifugasi.
Penuaan curah hujan
Sebuah proses yang disebut pencernaan terjadi ketikapadatan segar dibiarkan tetap dalam larutannya. Biasanya, suhu seluruh cairan naik. Pencernaan improvisasi dapat menghasilkan partikel yang lebih besar dengan kemurnian tinggi. Proses yang mengarah pada hasil ini dikenal sebagai "Pematangan Ostwald".
