و متهور أو الترسيب الكيميائي هو العملية التي تتمثل في تشكيل مادة صلبة غير قابلة للذوبان من خليط من نوعين من الحلول متجانسة. على عكس هطول الأمطار والثلوج ، في هذا النوع من هطول الأمطار "تمطر صلبة" من سطح السائل.
في اثنين من الحلول المتجانسة يتم إذابة الأيونات في الماء. عندما تتفاعل مع أيونات أخرى (في وقت الخلط) ، تسمح تفاعلاتها الكهروستاتيكية بنمو بلورة أو مادة صلبة هلامية. نظرًا لتأثير الجاذبية ، فإن هذه المادة الصلبة تنتهي بالترسب على قاع مادة الزجاج.
يخضع الترسيب للتوازن الأيوني ، والذي يعتمد على العديد من المتغيرات: من تركيز وطبيعة الأنواع المتداخلة إلى درجة حرارة الماء ووقت التلامس المسموح به للمادة الصلبة مع الماء.
بالإضافة إلى ذلك ، ليست كل الأيونات قادرة على إنشاء هذا التوازن ، أو ما هو نفسه ، لا يمكن لجميع الأيونات تشبع المحلول بتركيزات منخفضة جدًا. على سبيل المثال ، لترسيب كلوريد الصوديوم ، من الضروري تبخير الماء أو إضافة المزيد من الملح.
يعني المحلول المشبع أنه لا يمكنه إذابة أي مادة صلبة أكثر ، لذلك تترسب. ولهذا السبب ، يعتبر هطول الأمطار أيضًا علامة واضحة على أن المحلول مشبع.
معادلة الترسيب
بالنظر إلى محلول به أيونات مذابة والآخر مع أيونات B ، عند خلطه ، تتنبأ المعادلة الكيميائية للتفاعل:
أ + (ج) + ب - (ج) <=> أب (ق)
ومع ذلك ، يكاد يكون من المستحيل أن يكون A و B بمفردهما في البداية ، حيث يلزم بالضرورة أن تكون مصحوبة بأيونات أخرى بشحنات متقابلة.
في هذه الحالة، A + يشكل مجمعا للذوبان مع C - الأنواع ، وB - يفعل نفس الشيء مع D + الأنواع. وهكذا تضيف المعادلة الكيميائية الآن الأنواع الجديدة:
AC (ac) + DB (ac) <=> AB (s) + DC (ac)
تزيح الأنواع A + الأنواع D + لتشكل AB صلبًا ؛ بدوره ، فإن الأنواع C - تزيح B - لتشكيل DC الصلب القابل للذوبان.
وهذا يعني حدوث عمليات نزوح مزدوجة (تفاعل التبادل الكيميائي مزدوج التبادل). لذا فإن تفاعل الهطول هو تفاعل إزاحة أيون مزدوج.
على سبيل المثال في الصورة أعلاه ، يحتوي الدورق على بلورات ذهبية من يوديد الرصاص (II) (PbI 2) ، وهو منتج يسمى تفاعل "الدش الذهبي":
Pb (NO 3) 2 (ac) + 2KI (aq) => PbI 2 (s) + 2KNO 3 (aq)
وفقًا للمعادلة السابقة ، A = Pb 2+ ، C - = NO 3 - ، D = K + و B = I -.
تشكيل الراسب
تظهر على جدران الدورق ماء مكثف من الحرارة الشديدة. لأي غرض يتم تسخين الماء؟ لإبطاء عملية تكوين بلورات PbI 2 وإبراز تأثير الدش الذهبي.
لدى لقائه اثنين I - الأنيونات ، والرصاص 2+ الموجبة أشكال نواة صغيرة من ثلاثة أيونات، وهو ما لا يكفي لبناء وضوح الشمس. وبالمثل ، في مناطق أخرى من المحلول ، تتجمع الأيونات الأخرى أيضًا لتكوين نوى ؛ تُعرف هذه العملية بالتنوي.
تجذب هذه النوى أيونات أخرى ، وبالتالي تنمو لتكوين جزيئات غروانية ، مسؤولة عن غموض المحلول الأصفر.
وبنفس الطريقة ، تتفاعل هذه الجسيمات مع الآخرين لتسبب الجلطات ، وهذه الجلطات مع الآخرين ، لتكوين الراسب في النهاية.
ومع ذلك ، عندما يحدث هذا ، يكون الراسب هلاميًا ، مع تلميحات ساطعة لبعض البلورات "التي تتجول" عبر المحلول. هذا لأن معدل التنوي أكبر من نمو النوى.
من ناحية أخرى ، ينعكس أقصى نمو للنواة في بلورة رائعة. لضمان هذه البلورة ، يجب أن يكون المحلول مفرط التشبع قليلاً ، والذي يتحقق عن طريق زيادة درجة الحرارة قبل الترسيب.
وهكذا ، عندما يبرد المحلول ، يكون للنواة وقت كافٍ للنمو. علاوة على ذلك ، نظرًا لأن تركيز الأملاح ليس مرتفعًا جدًا ، فإن درجة الحرارة تتحكم في عملية التنوي. وبالتالي ، يستفيد كلا المتغيرين من ظهور بلورات PbI 2.
حاصل الإذابة
ينشئ PbI 2 توازنًا بينه وبين الأيونات في المحلول:
PbI 2 (s) <=> Pb 2+ (ac) + 2I - (ac)
يسمى ثابت هذا التوازن بثابت منتج الذوبان K ps. يشير مصطلح "المنتج" إلى مضاعفة تراكيز الأيونات التي تتكون منها المادة الصلبة:
K ملاحظة = 2
هنا تتكون المادة الصلبة من الأيونات المعبر عنها في المعادلة ؛ ومع ذلك ، فإنه لا يأخذ في الاعتبار المادة الصلبة في هذه الحسابات.
تساوي تركيزات Pb 2+ أيونات و I - أيونات قابلية ذوبان PbI 2. أي من خلال تحديد قابلية ذوبان أحدهما ، يمكن حساب ذوبان الآخر والثابت K ps.
ما هي قيم K ps للمركبات منخفضة الذوبان في الماء؟ إنه مقياس لدرجة عدم ذوبان المركب عند درجة حرارة معينة (25 درجة مئوية). وبالتالي ، كلما كان حجم K ps أصغر ، كان غير قابل للذوبان.
لذلك ، بمقارنة هذه القيمة مع تلك الخاصة بالمركبات الأخرى ، يمكن توقع أي زوج (على سبيل المثال ، AB و DC) سوف يترسب أولاً. في حالة المركب الافتراضي DC ، قد يكون K ps الخاص به مرتفعًا جدًا بحيث يتطلب تركيزات أعلى من D + أو C - في المحلول للترسيب.
هذا هو مفتاح ما يعرف باسم الهطول الجزئي. وبالمثل ، بمعرفة K ps لملح غير قابل للذوبان ، يمكن حساب أقل كمية لترسبه في لتر واحد من الماء.
ومع ذلك ، في حالة KNO 3 لا يوجد مثل هذا التوازن ، لذلك فهو يفتقر إلى K ps. في الواقع ، إنه ملح شديد الذوبان في الماء.
أمثلة
تفاعلات الترسيب هي إحدى العمليات التي تثري عالم التفاعلات الكيميائية. بعض الأمثلة الإضافية (إلى جانب الدش الذهبي) هي:
AgNO 3 (aq) + NaCl (aq) => AgCl (s) + NaNO 3 (aq)
توضح الصورة العلوية تكوين ترسبات كلوريد الفضة البيضاء. بشكل عام ، معظم مركبات الفضة لها ألوان بيضاء.
BaCl 2 (aq) + K 2 SO 4 (aq) => BaSO 4 (s) + 2KCl (aq)
راسب أبيض من كبريتات الباريوم.
2CuSO 4 (aq) + 2NaOH (aq) => Cu 2 (OH) 2 SO 4 (s) + Na 2 SO 4 (aq)
الراسب المزرق من أشكال كبريتات النحاس ثنائي القاعدة (II).
2AgNO 3 (aq) + K 2 CrO 4 (aq) => Ag 2 CrO 4 (s) + 2KNO 3 (aq)
الراسب البرتقالي لأشكال كرومات الفضة.
CaCl 2 (aq) + Na 2 CO 3 (aq) => CaCO 3 (s) + 2NaCl (aq)
يتكون الراسب الأبيض من كربونات الكالسيوم ، المعروف أيضًا باسم الحجر الجيري.
Fe (NO 3) 3 (aq) + 3 NaOH (aq) => Fe (OH) 3 (s) + 3NaNO 3 (aq)
أخيرًا ، يتكون الراسب البرتقالي من هيدروكسيد الحديد (III). بهذه الطريقة ، تنتج تفاعلات هطول الأمطار أي مركب.
المراجع
- Day ، R. ، & Underwood ، A. كيمياء تحليلية كمية (الطبعة الخامسة). بيرسون برنتيس هول ، ص 97-103.
- دير كريول. (6 مارس 2011). مطر الذهب.. تم الاسترجاع في 18 أبريل 2018 من: commons.wikimedia.org
- آن ماري هيلمنستين ، دكتوراه. (9 أبريل 2017). تعريف تفاعل الهطول. تم الاسترجاع في 18 أبريل 2018 ، من: thinkco.com
- مبدأ لو شاتلييه: تفاعلات هطول الأمطار. تم الاسترجاع في 18 أبريل 2018 من: digipac.ca
- البروفيسور بوتش. التفاعلات الكيميائية 1: صافي المعادلات الأيونية. تم الاسترجاع في 18 أبريل 2018 من: lecturedemos.chem.umass.edu
- لويسبرودنا. (8 أكتوبر 2012). كلوريد الفضة (AgCl).. تم الاسترجاع في 18 أبريل 2018 من: commons.wikimedia.org
- ويتن ، ديفيس ، بيك وستانلي. كيمياء. (الطبعة الثامنة). تعلم سنجيج ، ص 150 ، 153 ، 776-786.