Reactii de Precipitare Si Aplicatiile Acestora
-
Upload
andreea-tudor -
Category
Documents
-
view
326 -
download
9
Transcript of Reactii de Precipitare Si Aplicatiile Acestora
-
7/22/2019 Reactii de Precipitare Si Aplicatiile Acestora
1/38
1
Reacii chimice in soluii apoase: reaciide precipitare si aplicaiile acestora.
Universitatea POLITEHNICA din BucuretiFacultatea de Chimie Aplicata i tiina Materialelor
Catedra tiina i Ingineria Materialelor Oxidicei Nanomateriale
2010-2011
-
7/22/2019 Reactii de Precipitare Si Aplicatiile Acestora
2/38
2
Tipuri de reacii chimice
Reacii de neutralizare Reacii de oxido-reducere
Reacii de precipitare
Reacii de complexare
Reacii de tip acid-baza
Acid + baza => produiProdui = sare (+ H2O)
HCl + NaOH = NaCl + H2OHCl + NH3 = NH4Cl
-
7/22/2019 Reactii de Precipitare Si Aplicatiile Acestora
3/38
3
Tipuri de reacii chimice
Reacii de neutralizare
Reacii de oxido-reducere
Reacii de precipitare
Reacii de complexare
Reacii de tip oxidant/reductor
Oxidant + reductor => produi
2CO + O2 = 2CO2
CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O
H2 + Cl2 = 2HCl
-
7/22/2019 Reactii de Precipitare Si Aplicatiile Acestora
4/38
4
Tipuri de reacii chimice
Reacii de neutralizare
Reacii de oxido-reducere
Reacii de precipitare Reacii de complexare
Reacii ce duc la formareaunui precipitat
Compus+agent de precipitare=>Precipitat+
Fe2+ + 2Fe3+ + HO- => Fe3O4
3Ca2+ + 2PO43- =>Ca3(PO4)2
Ca2+ + HPO42- =>CaHPO4
5Ca2++ 3PO43- + HO-=>Ca5(PO4)3OH
-
7/22/2019 Reactii de Precipitare Si Aplicatiile Acestora
5/38
5
Tipuri de reacii chimice
Reacii de neutralizare
Reacii de oxido-reducere
Reacii de precipitare
Reacii de complexare
Reacii de tip metal-ligand
Implica legturi coordinative,covalente si/sau ionice
Mm+ + xLn- =>MLx(m-nx)
Ag+
+ 2NH3 => Ag(NH3)2+
Al3+ + 3HO- => Al(OH)3Al(OH)3 + HO
-exces=>[Al(OH)4]
-
-
7/22/2019 Reactii de Precipitare Si Aplicatiile Acestora
6/38
6
Definiii Precipitarea este o reacie chimic ce se desfoar in soluie i care
duce la formarea unui compus solid;
Solubilizarea (dizolvarea) este procesul fizic sau chimic prin care o
substana solidtrece in soluie; Solubilitatea reprezinto msura cantitii maxime de substance se
poate dizolva intr-un volum de ap, in condiii date (in specialtemperatur, trie ionica, pH, presiune, ); este o constant fizic
caracteristicpentru fiecare substan, in condiii date; Soluie saturat soluia care conine cantitatea maximde substan
dizolvat (echivalentul solubilitii), in condiii date; adugarea uneicantiti suplimentare de substana in soluia saturatduce la depunereaacestuia sub formde precipitat (nu se dizolv);
Soluia suprasaturateste soluia care conine dizolvato cantitate maimare dect cantitatea echivalentsolubilitii;
Soluii concentrate / soluii diluate sunt soluiile care conin dizolvatecantiti mari / mici de substan; nu exist o regul conform creia
peste o anumitconcentraie o soluie sfie consideratconcentrat.
-
7/22/2019 Reactii de Precipitare Si Aplicatiile Acestora
7/38
7
Reacia de precipitare
Reacia de precipitare poate fi scrisa ca o reacie de dublu schimb:
AX + BYAY+ BXA+X- + B+Y- AY+ B+X-
A+ + Y- AY
AgNO3(aq)+KCl(aq) AgCl(s) +KNO3(aq)
Ag+NO-3(aq)+K+Cl-(aq) AgCl(s) +K+NO-3(aq)Ag+(aq) + Cl
-(aq) AgCl(s)
-
7/22/2019 Reactii de Precipitare Si Aplicatiile Acestora
8/38
8
-
7/22/2019 Reactii de Precipitare Si Aplicatiile Acestora
9/38
9
Reacia de disociere
Reacia invers precipitrii este dizolvarea. Dizolvarea presupunedisocierea precipitatului in ioni. Reacia de disociere este:
AY A+ + Y- Ks = [A+].[Y-]
pKs
= -lgKs
unde Ks este constanta de solubilitate; pKs este cologaritmul constanteide solubilitate; [A+] si [Y-] reprezintconcentraia molar a respectivelorspecii ionice (din soluie)
In funcie de Ks substanele se pot clasifica in solubile (Ks >>) sau GREUSOLUBILE ( insolubile) (Ks
-
7/22/2019 Reactii de Precipitare Si Aplicatiile Acestora
10/38
10
-
7/22/2019 Reactii de Precipitare Si Aplicatiile Acestora
11/38
11
Reprezentarea schematica a procesului de
dizolvare a unei substane ionice, in apa
-
7/22/2019 Reactii de Precipitare Si Aplicatiile Acestora
12/38
-
7/22/2019 Reactii de Precipitare Si Aplicatiile Acestora
13/38
13
Constante de solubilitate
-
7/22/2019 Reactii de Precipitare Si Aplicatiile Acestora
14/38
14
Constante de solubilitate
-
7/22/2019 Reactii de Precipitare Si Aplicatiile Acestora
15/38
15
Constante de solubilitate
-
7/22/2019 Reactii de Precipitare Si Aplicatiile Acestora
16/38
16
Constante de solubilitate
-
7/22/2019 Reactii de Precipitare Si Aplicatiile Acestora
17/38
17
Constante de solubilitate
-
7/22/2019 Reactii de Precipitare Si Aplicatiile Acestora
18/38
18
Constante de solubilitate
-
7/22/2019 Reactii de Precipitare Si Aplicatiile Acestora
19/38
19
Relaia dintre solubilitate si constanta
de solubilitate
Am
Bn
mAn+ + nBm- Ks
=[An+]m[Bm-]n
S mS nS
n m n m m n ss s n m
KK (m S) (n S) K m n S S
m nm n+ += => = => =
~3,1*10-12 mg/L~1.3*10-17~ 8*10-51Ag2S
~1,7 g/L~9,2*10-9~8,5*10-17AgBr~1,9 mg/L~1.34*10
-5
~1.8*10-10
AgCl
359 g/L (250C)~ 6,1~38NaCl
S(g/L)S(mol/L)KsCompus
-
7/22/2019 Reactii de Precipitare Si Aplicatiile Acestora
20/38
20
Compui greu solubili
Compuii greu solubili sunt acei compui care au o solubilitatefoarte mica intr-un anume solvent (Ks foarte mic; pKs mare).
Solubilitatea insa este foarte puternic influenata de solvent. Spre
exemplu exista substane foarte solubile in apa si foarte greu solubile in
solveni organici sau viceversa. Un astfel de caz este NaCl care este
foarte solubil in apa, parial solubil in metanol (14,9 g/L 0,25mol/L
Ks ~ 0,065) si practic insolubil in eter etilic.
Exista cteva reguli care pot fi utilizate in stabilirea solubilitii sau
insolubilitii anumitor substane in apin funcie de clas.
-
7/22/2019 Reactii de Precipitare Si Aplicatiile Acestora
21/38
21
Compui ionici solubili
-Nitrai
-Acetai
Ag+, Hg22+ i Pb2+Cloruri
Ag+, Hg22+ i Pb2+Bromuri
Ag+, Hg22+ i Pb2+Ioduri
Sr2+, Ba2+, Hg22+ i Pb2+Sulfai
-Srurile metaleloralcaline precum sisrurile de amoniu
Clasa de compui Excepii
-
7/22/2019 Reactii de Precipitare Si Aplicatiile Acestora
22/38
22
Compui ionici insolubili
Fluorurile metalelor alcaline, NH4F, AgF (parial solubil).Fluorurile
AgNO3, Ag(C2H3O2), AgF (parial solubil)Srurile de Ag+
Na2CrO4, K2CrO4, (NH4)2CrO4 si MgCrO4Cromaii (CrO42-)
Clasa decompui
Excepii
Sulfuri (S2-) NH4S; sulfurile metalelor alcaline (grupa 1IA) precum sisulfurile de Ca2+, Sr2+si Ba2+
Carbonai (CO32-) Carbonaii metalelor alcaline si (NH4)2CO3
Fosfai (PO43-) Fosfaii metalelor alcaline si (NH4)2PO4
Hidroxizi (HO-) NH4OH; hidroxizii metalelor alcaline (grupa 1IA) precumsi hidroxizii de Sr2+ si Ba2+ (Ca(OH)2 este parial solubil)
-
7/22/2019 Reactii de Precipitare Si Aplicatiile Acestora
23/38
23
Solubilitatea compusilor ionici
-
7/22/2019 Reactii de Precipitare Si Aplicatiile Acestora
24/38
24
Factorii care influeneazsolubilitatea
Reacia de precipitare este influenat de mai muli factori. Dintreacestea, cele mai importante sunt:
Concentraia speciilor implicate in reacia de precipitare
Influena ionului comun
Temperatura de lucru
pH-ul soluiei
Presiunea
-
7/22/2019 Reactii de Precipitare Si Aplicatiile Acestora
25/38
25
Factorii care influeneazsolubilitatea
Concentraia speciilorimplicate in reacia de
precipitare
Influena ionului comun
Temperatura de lucru
pH-ul soluiei
Presiunea
Coninutul maxim (din compusul AnBm) carese poate dizolva este dat de produsul desolubilitate; peste aceast cantitate,
compusul nu se mai dizolv si rmne caprecipitat.
AgCl Ag+ + Cl- Ks=[Ag+] [Cl-]
S S S dizolvare in apS` S` 1+S` dizolvare in KCl 1M
Solubilitatea poate fi de asemenea
influenat de prezena unui ion comun.Spre exemplu: solubilitatea in apdistilataAgCl este S=~1,9 mg/L in timp ce in soluieKCl 1M este de doar S`=~2,6*10-13 mg/L.
-
7/22/2019 Reactii de Precipitare Si Aplicatiile Acestora
26/38
26
Factorii care influeneazsolubilitatea Concentraia speciilor
implicate in reacia de
precipitare
Influena ionului comun
Temperatura de lucru
pH-ul soluiei
Presiunea
-
7/22/2019 Reactii de Precipitare Si Aplicatiile Acestora
27/38
27
Factorii care influeneazsolubilitatea Concentraia speciilor
implicate in reacia de
precipitare
Influena ionului comun
Temperatura de lucru
pH-ul soluiei
Presiunea
5.6.10-10113
5.6.10-8212
5.6.10-6311
5.6.10-4410
5.6.10-259
5.668S, mol/LpOHpH
pH-ul soluiei influeneaz in specialsolubilitatea hidroxizilor si a acelor sruricare conin grupri care pot participa
simultan si la diverse echilibre acido-bazice.Mg(OH)2 Mg
2++ 2HO- Ks=5,6.10-12
S SKs=[Mg
2+][HO-]2 =>S=Ks/[HO-]2
5.6.10277
5.6.10486
5.6.10695
5.6.108104
5.6.1010113S, mol/LpOHpH
* Este vorba de solubilitatea
aparenta a Mg(OH)2 in apa
-
7/22/2019 Reactii de Precipitare Si Aplicatiile Acestora
28/38
28
Factorii care influeneazsolubilitatea Concentraia speciilor
implicate in reacia de
precipitare
Influena ionului comun
Temperatura de lucru
pH-ul soluiei
Presiunea
pH-ul soluiei influeneaz in specialsolubilitatea hidroxizilor si a acelor sruricare conin grupri care pot participasimultan si la diverse echilibre acido-bazice.
AgCH3COO Ag++CH3COO
- Ks=1,9.10-3
S S [AcO-]
AcOH+H2O AcO-+H3O+ Ka= 1,7.10-5
Ks=S.[AcO-]
Ka=([AcO-].10-pH)/[AcOH] =>
[AcOH]=S-[AcO-
]
Deci S=f(pH, Ka, Ks)
-pH
sa
s
K 10K
KS S
=
-
7/22/2019 Reactii de Precipitare Si Aplicatiile Acestora
29/38
29
Factorii care influeneazsolubilitatea Concentraia speciilor
implicate in reacia de
precipitare
Influena ionului comun
Temperatura de lucru
pH-ul soluiei
Presiunea
Influena presiunii asupra solubilitii esteimportantmai ales in cazul in care in urmadisocierii si respectiv a reaciilor care au locin soluie se degajo componentgazoas.Astfel solubilitatea carbonailor poate ficorelat cu presiunea si temperatura, inspecial in cazul unor pH-uri acide:
CaCO3 Ca2+ + CO3
2- Ks=6.10-9
CO32- HCO3
- H2O.CO2 Ka1, Ka2
~bazic ~neutru ~ acid
-
7/22/2019 Reactii de Precipitare Si Aplicatiile Acestora
30/38
30
Aplicaii ale reaciilor de precipitare
Gravimetria
Volumetria de precipitare
Depoluare
Biosinteza osului
Aplicaii medicale
Industria chimica
Definiie: Gravimetria este o metoddeanalizcantitativbazatpe transformareaspeciei de interes (analit) intr-un compusgreu solubil si msurarea cu precizie a
masei de precipitat rezultate.Etapele analizei: se dizolvproba
cntrit; printr-un procedeu adecvat senlturspeciile ce pot interfera n metoda
aleas; se ajusteazcondiiileexperimentale (pH, stare de oxidare,concentraie); se adaugagentul de
precipitare adecvat (organic sauanorganic); precipitarea se realizeazla
cald; se separprecipitatul prin filtrare; sespalprecipitatul; se usuc, se calcineaz
i se aduce la masconstant; secalculeazconstituentul analizat din prob
conform reaciei stoechiometrice.
-
7/22/2019 Reactii de Precipitare Si Aplicatiile Acestora
31/38
31
Aplicaii ale reaciilor de precipitare:
Separarea cationilor pe grupe analitice
- Precipita cu HCl diluat, la rece cu
obinere de precipitate albe
Ag+; Hg22+; Pb2+HCl 2NI
Se obin sulfuri greu solubile: CuS, CdS,Bi2S3, PbS, HgS sunt insolubile in
mediu alcalin in timp ce: Bi2S5, PbS2,As2S3, As2S5, Sb2S3, Sb2S5 suntsolubile in mediu alcalin
Cu2+, Cd2+; Hg2+;
Bi3+
; Bi5+
; Pb2+
;Pb4+; As3+; As5+;
Sb3+; Sb5+
H2S,pH=0,51II
precipita sub forma de sulfuri sauhidroxizi; precipitatele sunt solubile inmediu acid
Ni2+
;Co2+;
Fe2+
;Fe3+; Al3+; Cr3+;Zn2+; Mn2+
(NH4)2S; pH=8-9Sol. tamponNH4Cl/NH3
III
Ca2+;Sr2+; Ba2+(NH4)2CO3; pH=8-
9; sol. tamponNH4Cl/NH3
IV
NH4+; K+; Na+;
Mg2+-V
ObservaiiCationiReactivul de
grupaGr.
S h l d
-
7/22/2019 Reactii de Precipitare Si Aplicatiile Acestora
32/38
32
Ag+; Hg22+; Pb2+; Cu2+, Cd2+; Hg2+; Bi3+; Bi5+; Pb2+; Pb4+; As3+; As5+; Sb3+; Sb5+; Ni2+; Co2+; Fe2+;
Fe3+; Al3+; Cr3+; Zn2+; Mn2+; Ca2+; Sr2+; Ba2+; NH4+; K+; Na+; Mg2+
Precipita Grupa I
AgCl; PbCl2; Hg2Cl2
HCl diluat
Grupele II, III, IV, V
H2S, pH0,5
Precipita Grupa II: CuS, CdS; HgS; Bi2S3;
Bi2S5; PbS; PbS2; As2S3; As2S5; Sb2S3; Sb2S5
Grupele III, IV, V
(NH4)2S, pH8-9
Precipita Grupa III:NiS, CoS, FeS, Al(OH)3; Cr(OH)3, ZnS, MnS
Grupele IV, V
Precipita Grupa IV:CaCO3, SrCO3, BaCO3Grupa V:
NH4+, Na+, K+; Mg2+
(NH4)2CO3, pH8-9
Schema generala de separarea cationilor pe grupe analitice
-
7/22/2019 Reactii de Precipitare Si Aplicatiile Acestora
33/38
33
Aplicaii ale reaciilor de precipitare
Gravimetria
Volumetria de precipitare
Depoluare
Biosinteza osului
Aplicaii medicale
Industria chimica
Utilizata in determinarea cantitativa a
halogenilor si a semihalogenilor (CN- siSCN-)1. Metoda MohrReacia de precipitare este:
Reacia de culoare
2. Metoda VolhardSe lucreazcu un exces de AgNO3 excesulde AgNO3 fiind ulterior titrat cu KSCN, inprezenta de Fe3+.
sCl Ag AgCl K =1,8 10
+ + 10
2 4
2 12
4 2 4 s(Ag CrO )2Ag CrO Ag CrO K =1,7 10+
+
-
7/22/2019 Reactii de Precipitare Si Aplicatiile Acestora
34/38
34
Aplicaii ale reaciilor de precipitare
Gravimetria
Volumetria de precipitare
Depoluare
Biosinteza osului
Aplicaii medicale
Industria chimica
Metalele grele sunt uzual
ndeprtate din ape prin reaciide reci itare.
pH
-
7/22/2019 Reactii de Precipitare Si Aplicatiile Acestora
35/38
35
Etapele procesului
de epurare aapelor prin
procese fizico-chimice
-
7/22/2019 Reactii de Precipitare Si Aplicatiile Acestora
36/38
36
Aplicaii ale reaciilor de precipitare
Gravimetria
Volumetria de precipitare
Depoluare
Biosinteza osului
Aplicaii medicale
Industria chimica
Biosinteza esutului dur (oase, dini: smal
si dentina) are la baza reacia deprecipitare dintre Ca2+ si PO4
3- conformreaciei:
5Ca2+ + 3PO43- + HO- => Ca5(PO4)3OH
3Ca2+ + 2PO43- => Ca3(PO4)2
5Ca2+ + 3PO43- + F- => Ca5(PO4)3F
Reaciile de precipitare sunt intens utilizatein obinerea unor biomateriale:
2Fe3+ + Fe2+ + 8HO- => Fe3O4 + 4H2OAl3+ + 3HO- => Al(OH)3
2Al(OH)3 => Al2O3 + 3H2O
-
7/22/2019 Reactii de Precipitare Si Aplicatiile Acestora
37/38
37
Aplicaii ale reaciilor de precipitare
Gravimetria
Volumetria de precipitare
Depoluare
Biosinteza osului
Aplicaii medicale
Industria chimica
Sinteze de materiale industriale precum:
Si4+ + 4HO- => Si(OH)4Si(OH)4 =>SiO2 + 2H2O
MgSO4(aq)+Na2CO3(aq)MgCO3(s)+ Na2SO4(aq)
Zn2+ + S2- ZnS
Ca(OH)2 + CO2 CaCO3 + H2O
Pb4+ + 4HO- => Pb(OH)4Pb(OH)4 => PbO2
-
7/22/2019 Reactii de Precipitare Si Aplicatiile Acestora
38/38
38
Va mulumesc pentru atenie