Съвместното утаяване е замърсяване на неразтворимо вещество, което носи разтворени разтвори в течната среда. Тук думата „замърсяване“ се прилага за онези случаи, когато разтворимите разтвори, утаени от неразтворима основа, са нежелателни; но когато не са, има алтернативен аналитичен или синтетичен метод.
От друга страна неразтворимата опора е утаената субстанция. Това може да пренася разтворимия разтворител вътре (абсорбция) или върху повърхността му (адсорбция). Начинът, по който го правите, напълно ще промени физикохимичните свойства на полученото твърдо вещество.
Източник: Габриел Боливар
Въпреки че концепцията за съвместно утаяване може да изглежда малко объркваща, тя е по-често срещана, отколкото си мислите. Защо? Защото повече от прости замърсени твърди частици се образуват твърди разтвори на сложни структури и богати на безценни компоненти. Почвата, от която се подхранват растенията, са примери за съвместно утаяване.
По същия начин минералите, керамиката, глините и примесите в лед също са продукт на това явление. В противен случай почвите ще загубят голяма част от съществените си елементи, минералите няма да бъдат такива, каквито са известни в момента, и няма да има важен метод за синтеза на нови материали.
Какво е съвместно утаяване?
За да разберем по-добре идеята за съвместно утаяване, е даден следният пример.
Отгоре (горно изображение) има два контейнера с вода, от които един съдържа разтворен NaCl. NaCl е силно разтворима във вода сол, но размерите на белите точки са преувеличени за обяснителни цели. Всяка бяла точка ще представлява малки агрегати от NaCl в разтвор на прага на насищане.
Смес от натриев сулфид, натриев 2 S, и сребърен нитрат, сребърен нитрат 3, добавен към двете съдове, ще се утаява неразтворима черно твърдо вещество на сребърен сулфид, AGS:
Na 2 S + AgNO 3 => AGS + NaNO 3
Както се вижда в първия контейнер с вода, се утаява черен твърд (черна сфера). Това твърдо вещество в контейнера с разтворен NaCl обаче носи частици от тази сол (черна сфера с бели точки). NaCl е разтворим във вода, но тъй като AgS се утаява, той се адсорбира върху черната повърхност.
Тогава се казва, че NaCl съвместно се събира в AgS. Ако се анализира черното твърдо вещество, микрокристалите от NaCl могат да се видят на повърхността.
Тези кристали обаче биха могли да бъдат и в AgS, така че твърдото вещество да се „превърне“ сивкаво (бяло + черно = сиво).
Видове
Черната сфера с бели точки и сивата сфера показват, че разтворимото разтворимо вещество може да се утаява по различни начини.
В първия, той прави това повърхностно, адсорбира се върху неразтворимата опора (AgS в предишния пример); докато във второто това прави вътрешно, „променя“ черния цвят на утайката.
Можете ли да получите други видове твърди частици? Тоест сфера с черно-бели фази, тоест от AgS и NaCl (заедно с NaNO 3, който също коприципира). Тук възниква изобретателността на синтеза на нови твърди вещества и материали.
Въпреки това, връщайки се към началната точка, в основата си разтворимият разтворен копреципитира, генерирайки различни видове твърди вещества. Видовете съвместно утаяване и твърдите вещества, които са резултат от тях, ще бъдат споменати по-долу.
включване
Говорим за включване, когато в кристалната решетка един от йоните може да бъде заменен с един от съвместно утаеното разтворимо вещество.
Например, ако NaCl беше съпреципиран чрез включване, Na + йони биха заели мястото на Ag + в част от кристалната решетка.
От всички видове съвместни валежи обаче това е най-малко вероятно; тъй като, за да се случи това, йонните радиуси трябва да са много сходни. Връщайки се в сивата сфера на изображението, включването ще бъде представено от един от по-светли сивкави тонове.
Както споменахме, включването става в кристални твърди частици и за да се получат, човек трябва да владее химията на разтворите и няколко фактора (Т, рН, време на разбъркване, моларни съотношения и т.н.).
оклузия
При оклузия йоните се улавят в кристалната решетка, но без да заменят нито един йон в масива. Например, оклудирани NaCl кристали могат да се образуват в AgS. Графично може да се визуализира като бял кристал, заобиколен от черни кристали.
Този тип съвместно утаяване е един от най-разпространените и благодарение на него се получава синтезът на нови кристални твърди частици. Замърсените частици не могат да бъдат отстранени с просто измиване. За целта би било необходимо да се прекристализира цялото събрание, тоест неразтворимата опора.
Както включването, така и оклузията са процеси на абсорбция, дадени в кристални структури.
адсорбция
При адсорбция, утаеното твърдо вещество лежи на повърхността на неразтворимата подложка. Размерът на частиците на този носител определя вида на полученото твърдо вещество.
Ако те са малки, ще се получи коагулирано твърдо вещество, от което е лесно да се отстранят примесите; но ако са много малки, твърдото вещество ще абсорбира обилно количество вода и ще бъде желатино.
Връщайки се в черната сфера с бели точки, NaCl кристалите, съвместно утаени върху AgS, могат да бъдат измити с дестилирана вода. И така, докато се пречисти AgS, който след това може да се нагрее, за да се изпари цялата вода.
Приложения
Какви са приложенията за съвместно утаяване? Някои от тях са следните:
-Позволява да се определи количествено разтворимите вещества, които не се утаяват лесно от средата. По този начин, чрез неразтворима подложка, той носи, например, радиоактивни изотопи, като например, калций, за по-нататъшно изследване и анализ.
-При съпреципитация на йони в желатинови твърди вещества, течната среда се пречиства. Оклузията е още по-желателна в тези случаи, тъй като нечистотата няма да може да избяга навън.
-Повишението позволява да се включат вещества в твърди вещества по време на тяхното образуване. Ако твърдото вещество е полимер, тогава той ще абсорбира разтворими разтвори, които след това ще се утаяват вътре, придавайки му нови свойства. Ако е целулоза, например, кобалт (или друг метал) може да бъде утаен в него.
-В допълнение към всичко по-горе, копреципитацията е един от основните методи за синтеза на наночастици върху неразтворима подложка. Благодарение на това, между много други са синтезирани бионаноматериали и магнетитни наночастици.
Препратки
- Day, R., & Underwood, A. (1986). Количествена аналитична химия (пето издание). PEARSON Prentice Hall.
- Wikipedia. (2018). Съвместно утаяване. Възстановено от: en.wikipedia.org
- NPTEL. (SF). Валежи и съвместни валежи. Възстановено от: nptel.ac.in
- Wise Geek. (2018). Какво е съвместно валежите. Възстановено от: mudgeek.com
- Уилсън Саки Петернеле, Виктория Монж Фуентес, Мария Луиза Фаскинели и др. (2014). Експериментално изследване на метода на съвместно утаяване: подход за получаване на магнетитни и магхемитови наночастици с подобрени свойства. Списание за наноматериали, кн. 2014 г., номер на артикул 682985, 10 страници.