Что значит выпал осадок химия

Химия

Именная карта банка для детей
с крутым дизайном, +200 бонусов

Закажи свою собственную карту банка и получи бонусы

План урока:

Особенности протекания реакций в растворе

Химические реакции, в отличие от физических, характеризуются образованием новых веществ. Судить об их получении, мы можем, наблюдая изменение окраски, либо выделение газа или осадка.

Вспомним, что происходит с веществом, когда оно попадает в воду. Оно распадается на ионы. Тем не менее, этот процесс характерен не для всех веществ, а только для сильных электролитов, к которым относятся растворимые соли и кислоты, а также щёлочи.

Также необходимо вспомнить, какие реакции относятся к типу обмена.

Судить произошла реакция или нет, мы можем, если будет выполняться хотя бы одно из условий.

Условия протекания реакций между ионами сложных веществ.

Рассмотрим подробно каждое условие и составим алгоритм написания уравнений.

Выпадение осадка является подтверждением того, мы визуально видим, что реакция произошла. Составим уравнение между щёлочью – гидроксидом калия и солью – сульфатом меди (II). Запишем молекулярное уравнение.

Выполняя данный опыт, Вы могли бы наблюдать образование осадка голубого цвета.

Чтобы понять, какое вещество выпало в осадок, воспользуемся таблицей растворимости, а также составим полное ионно-молекулярное уравнение, которое отображает все частицы, находящиеся в растворе, с учётом коэффициентов.

Таким образом, KOH, K₂SO₄ и CuSO₄ – это сильные электролиты, которые запишем в ионном виде. Cu(OH)₂ – нерастворимое вещество, будет в молекулярном виде со стрелкой ↓. Также обращаем внимание, что перед щёлочью КОН находится коэффициент 2. Значит, образуется по два моля ионов К + и ОН − .

При написании уравнений реакций, не забываем о законе сохранения вещества. Поэтому количество атомов, а также ионов, до реакции и после должны быть равны.

Следует отметить, что в полном ионно-молекулярном уравнении, слева и справа, имеются одинаковые частицы, их можно сократить.

Эти ионы при взаимодействии не образуют вещества, поэтому находятся в растворе в свободном виде как K + и SO₄ −2 .

Сокращённая реакция ионного обмена отображает суть химического процесса, а именно, между какими частицами происходит реакция.

Следственно, Cu(OH)₂ будет осадком в растворе состоящем из ионов SO₄ 2− и К + .

Вторым из условий является выделение газа. Эту реакцию Вы наблюдаете, когда гасите соду кислотой, не важно, какой уксусной, лимонной, яблочной, или же при добавлении к ней кефира, результат будет один и тот же, образование пузырьков углекислого газа. Для примера возьмём взаимодействие соды и соляной кислоты. Составим молекулярное уравнение.

Возникает закономерный вопрос, в уравнении отсутствует газ, однако раствор «шипит». Чтобы разобраться в этой проблеме, следует вспомнить, что угольная кислота относится к слабым электролитам и происходит выделение углекислого газа, а также образование молекулы воды. Поэтому полное молекулярно-ионное уравнение приобретает вид.

После сокращение одинаковых частиц левой и правой части, получаем сокращённое ионное уравнение.

Именно по причине наличия ионов водорода, сода «шипит» во всех кислотах.

И к третьему условию относится образование слабого электролита, зачастую это молекула воды, однако могут получаться и другие вещества. Ярким примером является реакция нейтрализации.

Почему этот тип реакции носит такое название? Рассмотрим на примере взаимодействия оснований КОН и Cu(OH)₂ с раствором соляной кислоты.

В каждом случае происходит образование воды. В случае нерастворимых оснований, реакция идёт с образованием растворимой соли.

Уравнение реакции нейтрализации показывает, как два противоположных по свойствам класса неорганических соединений, отдавая по своей частице (Н + и ОН — ), образуют нейтральное вещество Н₂О.

Кислоты и их свойства

Если посмотреть на состав этого класса соединений, то абсолютно во всех содержаться ионы водорода.

Следует заметить, что уравнение диссоциации кислот похожи, но отличие будет по кислотному остатку.Рассмотрим на примерах следующих многоосновных кислот –сернойН₂SО₄ и фосфорной Н₃РО₄.Характерной особенностью диссоциации многоосновных кислот – это ступенчатая диссоциация. Это означает, что ионы водорода будут отрываться не сразу все (2 или 3), а по одному.

Следствием этого является способность многоосновных кислот образовывать кислые соли.

Рассмотрим химические свойства кислот, за которые отвечают ионы Н + .

Каким образом можно доказать, что неизвестное вещество относится к кислотам. Для этих целей создали индикаторы, которые как настоящие сыщики, ищут ионы Н + или ОН — (в основаниях). Найдя их, они моментально меняют свою окраску. Кислая среда обусловлена наличием Н + .

В реакциях обмена на их место могут стать только ионы металла, поэтому кислоты реагируют со следующими веществами.

Следственно, при реакции кислот с основными оксидами образуется соль и вода.

Атомы металла входят в состав оснований, в результате реакции нейтрализации, аналогично, как и основными оксидами, продуктом реакции является соль (может быть и кислая, и средняя) и вода.

Исходя из этого, кислая соль образуется, если «не хватает» атомов металла, чтобы обменять их на атомы водорода.

Взаимодействие кислот с солями возможно только в случае, когда соль образована слабой или летучей кислотой, а также в продукте будет газ или осадок.

Особенно хочется отметить взаимодействие металлов с кислотами, поскольку это будет реакция замещения со сменой степени окисления. Не все металлы способны реагировать с кислотами, а только те, что стоят в ряду напряжения до водорода и способны его вытеснить.

Действие концентрированных серной и азотной кислот на металлы отличается от их растворов, при этом происходит образование не водорода, а воды и других продуктов. Детально со свойствами азотной кислоты Вы познакомитесь чуть позже, однако сейчас необходимо запомнить, что при реакции с раствором этой кислоты водород не выделяется.

Основания и их свойства

Данный класс веществ характеризуется наличием функциональной группы, которая отвечает за химические свойства, а именно группы ОН — . По растворимости основания делятся на щёлочи (растворимые) и нерастворимые основания. Соответственно они будут отличаться по химическим свойствам. Щелочная среда образуется, если есть свободные ОН — , которые образуются при диссоциации щелочей.

Для щелочей, подобно многоосновным кислотам, характерна ступенчатая диссоциация.

Тем не менее, будет происходить не только взаимодействие щелочей с кислотами, но и нерастворимых оснований. Объяснением этому служит, то, что кислоты практически все растворимы, за исключением силикатной H₂SiO₃, которая реагирует только со щелочами. Продуктом будет соль (в зависимости от соотношения реагентов средняя, основная или кислая) и вода.

Кислотные оксиды со щелочами образуют соль и воду.

Для нерастворимых оснований эта реакция не характерна, поскольку именно гидроксильная группа реагирует с оксидами.

Амфотерные основания реагируют также с щелочами. Результатом данного взаимодействия будет соль, зачастую комплексная, и вода.

Взаимодействие солей с щелочами приводит к образованию соли либо основания. Также не забываем об условии, что в продукте должен быть либо газ, либо осадок.

Отличительной способностью обладают нерастворимые, а также амфотерные основания. Они при нагревании распадаются на оксиды.

Соли и их свойства

Этот класс веществ состоит из частичек кислоты – кислотного остатка и основания – катионов металла (либо иона аммония NH₄ + ). Диссоциация солей всегда идёт в одну стадию.

Если посмотреть на состав соли, то смело можно предположить, что их растворы будут нейтральными. Поскольку нет ионов, которые отвечают за реакцию среды. Однако на деле совсем не так. Лакмус в водном растворе солей может иметь как красную, так и синюю окраску, а также не изменять её. Объяснением этого явления служит их взаимодействие с водой, которое имеет название гидролиз солей. Возьмём, к примеру, три пробирки, в которых содержатся растворы NaCl, ZnCl₂ и Na₂CO₃. И в каждую добавим лакмус. Результаты эксперимента отображены на рисунке.

Запишем суть реакции соли с водой (молекулу Н₂О распишем как НОН), с помощью ионно-молекулярных уравнений.

Сокращённое уравнение хорошо иллюстрирует, почему происходит изменение окраски индикатора. Теперь давайте разберёмся, какие соли подвергаются гидролизу.

Именно наличием ионов Н + в растворе соли ZnCl₂, а также группы ОН — в солевом растворе карбоната натрия, объясняется изменение окраски индикатора.

Рассмотрим взаимодействие металлов с солями. Чтобы понять принцип их взаимодействия, вспомним ряд активностей металлов.

Данный вид взаимодействия Вы можете наблюдать, выполнив дома опыт (не забываем о разрешении родителей). Вам понадобится раствор медного купороса и скрепка, либо гвоздь.

На поверхности гвоздя выделилась медь в чистом виде. Это окислительно-восстановительная реакция.

Более сильный металл, вытесняет слабый с раствора его соли. Если промоделировать обратную реакцию, а именно положить медную проволоку в раствор соли железа, то не будет никакого взаимодействия. «Силы» у меди не хватит, потеснить железо.

Взаимодействие солей между собой возможно только, если реагенты растворимы, а в продукте будет осадок.

Свойства солей, кислот и оснований, рассмотренных выше, можно объединить в схематическом виде.

Источник

Осадки (химия) — Precipitation (chemistry)

В водном растворе осаждение — это процесс превращения растворенного вещества в нерастворимое твердое вещество из перенасыщенного раствора . Образовавшееся твердое вещество называется осадком . В случае неорганической химической реакции, приводящей к осаждению, химический реагент, вызывающий образование твердого вещества, называется осадителем .

Прозрачная жидкость, остающаяся над осажденной или центрифугированной твердой фазой, является « супернатантом» или « супернатантом» .

Понятие осаждения можно также распространить на другие области химии (органическая химия и биохимия) и даже применить к твердым фазам ( например , металлургия и сплавы), когда твердые примеси отделяются от твердой фазы.

СОДЕРЖАНИЕ

Пересыщение

Осаждение соединения может происходить, когда его концентрация превышает его растворимость . Это может быть связано с изменениями температуры, испарением растворителя или смешиванием растворителей. Осаждение происходит быстрее из сильно перенасыщенного раствора.

Образование осадка может быть вызвано химической реакцией. Когда раствор хлорида бария вступает в реакцию с серной кислотой , образуется белый осадок сульфата бария . Когда раствор иодида калия реагирует с раствором нитрата свинца (II) , образуется желтый осадок иодида свинца (II) .

Зарождение

Важным этапом процесса осаждения является начало зародышеобразования . Создание твердой частицы подразумевает образование границы раздела с раствором. Это включает изменения энергии в зависимости от свободной энергии реакции растворения ( эндотермический или экзотермический процесс, сопровождающийся увеличением энтропии ) и относительной поверхностной энергии, развиваемой между твердым телом и раствором. Если изменения энергии неблагоприятны или отсутствуют подходящие центры зародышеобразования, осаждение не происходит и раствор остается перенасыщенным.

Неорганическая химия

Осаждение в водном растворе

Типичным примером реакции осаждения в водном растворе является хлорид серебра . При добавлении нитрата серебра (AgNO ₃ ) к раствору хлорида калия (KCl) наблюдается выпадение белого твердого вещества (AgCl).

AgCl (v) + KNO3>>>»> AgNO 3 + KCl ⟶ AgCl ↓ + KNO 3 <\ Displaystyle <\ ce AgCl (v) + KNO3>>> AgCl (v) + KNO3>>>»>

Ионное уравнение позволяет записывать эту реакцию, подробно на диссоциированных ионах присутствующие в водном растворе.

AgCl (v) + K+ + NO3^->>>»> Ag + + НЕТ 3 — + K + + Cl — ⟶ AgCl ↓ + K + + НЕТ 3 — <\ displaystyle <\ ce AgCl (v) + K + + NO3 ^ ->>> AgCl (v) + K + + NO3 ^ ->>>»>

Редукционные осадки

Восстановитель Вальдена является иллюстрацией реакции восстановления, непосредственно сопровождающейся осаждением менее растворимого соединения из-за его более низкой химической валентности:

Cu^2+ + 2 Ag>>>»> Cu + 2 Ag + ⟶ Cu 2 + + 2 Ag <\ Displaystyle <\ ce Cu ^ 2 + + 2 Ag>>> Cu ^ 2 + + 2 Ag>>>»>

Восстановитель Вальдена, сделанный из крошечных кристаллов серебра, полученных погружением медной проволоки в раствор нитрата серебра , используется для восстановления до их более низкой валентности любого металлического иона, расположенного над парой серебра (Ag + + 1 e — → Ag) в шкала окислительно-восстановительного потенциала .

Цвета осадка

Многие соединения , содержащие металлические ионы производят осадки с отличительными цветами. Ниже приведены некоторые типичные цвета для различных металлов. Однако многие из этих соединений могут давать цвета, сильно отличающиеся от перечисленных.

Металл	Цвет
Хром	Синий, темно-зеленый, темно-зеленый, оранжевый, желтый, коричневый
Кобальт	Розовый (при увлажнении)
Медь	Синий
Железо (II)	Грязный зеленый
Железо (III)	Красновато-коричневый
Марганец	Бледно-розовый (Mn 2+ )
Никель	Зеленый

Многие соединения часто образуют белые осадки.

Качественный анализ анионов / катионов

Образование осадка полезно для определения типа катиона в соли . Для этого щелочь сначала реагирует с неизвестной солью с образованием осадка, который представляет собой гидроксид неизвестной соли. Для идентификации катиона отмечают цвет осадка и его избыточную растворимость. Подобные процессы часто используются последовательно — например, раствор нитрата бария будет реагировать с сульфат- ионами с образованием твердого осадка сульфата бария , что указывает на вероятность присутствия сульфат-ионов.

Коллоидные суспензии

Без достаточных сил притяжения ( например , силы Ван-дер-Ваальса ) для агрегирования твердых частиц вместе и удаления их из раствора под действием силы тяжести ( осаждения ) они остаются во взвешенном состоянии и образуют коллоиды . Осаждение можно ускорить высокоскоростным центрифугированием . Полученную таким образом компактную массу иногда называют «гранулой».

Пищеварение и ускоряет старение

Переваривание или старение осадка происходит, когда в растворе, из которого он выпадает, остается свежеобразованный осадок, обычно при более высокой температуре . Это приводит к более чистым и крупным рекристаллизованным частицам. Физико-химический процесс, лежащий в основе пищеварения, называется созреванием Оствальда .

Органическая химия

Хотя реакции осаждения могут использоваться для изготовления пигментов , удаления ионов из раствора при обработке воды и в классическом качественном неорганическом анализе , осаждение также обычно используется для выделения продуктов органической реакции во время операций обработки и очистки. В идеале продукт реакции нерастворим в растворителе, используемом для реакции. Таким образом, он осаждается по мере образования, предпочтительно с образованием чистых кристаллов . Примером этого может быть синтез порфиринов в кипящей пропионовой кислоте . При охлаждении реакционной смеси до комнатной температуры кристаллы порфирина выпадают в осадок и собираются фильтрацией на фильтре Бюхнера, как показано на фотографии рядом:

Осаждение может также происходить при добавлении антирастворителя (растворителя, в котором продукт нерастворим), что резко снижает растворимость желаемого продукта. После этого осадок можно легко отделить декантированием , фильтрацией или центрифугированием . Примером может служить синтез хлорида тетрафенилпорфирина Cr 3+ : к раствору диметилформамида (ДМФ), в котором протекает реакция, добавляют воду , и продукт осаждается. Осаждение полезно для очистки многих других продуктов: например , неочищенный bmim -Cl поглощается ацетонитрилом и по каплям помещается в этилацетат , где он осаждается.

Биохимия

Очистку и разделение белков можно выполнять путем осаждения при изменении природы растворителя или значения его диэлектрической проницаемости ( например , путем замены воды этанолом ) или путем увеличения ионной силы раствора. Поскольку белки имеют сложные третичные и четвертичные структуры из-за их специфической укладки и различных слабых межмолекулярных взаимодействий ( например , водородных мостиков), эти сверхструктуры могут быть модифицированы, а белки денатурированы и осаждены. Другим важным применением антирастворителя в осаждением этанолом из ДНК .

Металлургия и сплавы

В твердых фазах осаждение происходит, если концентрация одного твердого вещества превышает предел растворимости в твердом веществе-хозяине, например, из-за быстрого гашения или ионной имплантации , а температура достаточно высока, чтобы диффузия могла привести к сегрегации в осадки. Осаждение в твердых телах обычно используется для синтеза нанокластеров .

Осаждение керамических фаз в металлических сплавах, таких как гидриды циркония, в оболочке из циркалоя стержней ядерного топлива также может сделать металлические сплавы хрупкими и привести к их механическому разрушению. Поэтому правильное соблюдение точных условий температуры и давления при охлаждении отработавшего ядерного топлива важно, чтобы избежать повреждения их оболочки и сохранить целостность отработавших тепловыделяющих элементов в течение длительного времени в контейнерах для сухого хранения и в условиях геологического захоронения.

Промышленные процессы

Осаждение гидроксида, вероятно, является наиболее широко используемым промышленным процессом осаждения, в котором гидроксиды металлов образуются путем добавления гидроксида кальция ( гашеная известь ) или гидроксида натрия ( каустическая сода ) в качестве осадителя.

История

Порошки, полученные в результате различных процессов осаждения, также исторически назывались «цветами».

Источник