Coprecipitarea este contaminarea unei substanțe insolubile care transportă soluți dizolvați de mediul lichid. Aici cuvântul „contaminare” se aplică în cazurile în care soluțiile solubile precipitate de un suport insolubil sunt nedorite; dar când nu sunt, există o metodă analitică sau sintetică alternativă.
Pe de altă parte, suportul insolubil este substanța precipitată. Aceasta poate transporta solutul solubil în interior (absorbție) sau pe suprafața sa (adsorbție). Modul în care o faceți va schimba complet proprietățile fizico-chimice ale solidului rezultat.
Sursa: Gabriel Bolívar
Deși conceptul de co-precipitare poate părea un pic confuz, este mai comun decât credeți. De ce? Deoarece, mai mult decât simple solide contaminate, se formează soluții solide de structuri complexe și bogate în componente neprețuite. Solul din care sunt hrănite plantele sunt exemple de co-precipitare.
La fel, mineralele, ceramica, argilele și impuritățile din gheață sunt, de asemenea, un produs al acestui fenomen. În caz contrar, solurile ar pierde o mare parte din elementele lor esențiale, mineralele nu ar fi așa cum sunt cunoscute în prezent și nu ar exista o metodă importantă pentru sinteza materialelor noi.
Ce este co-precipitația?
Pentru a înțelege mai bine ideea de co-precipitare, este prezentat următorul exemplu.
Deasupra (imaginea superioară) există două recipiente cu apă, dintre care unul conține NaCl dizolvat. NaCl este o sare puternic solubilă în apă, dar dimensiunile punctelor albe sunt exagerate pentru scopuri explicative. Fiecare punct alb va fi agregate mici de NaCl într-o soluție pe punctul de saturație.
Un amestec de sulfură de sodiu, Na 2 S, și de azotat de argint, AgNO 3 , adăugat la ambele vase , va precipita un solid negru insolubil de sulfură de argint, AgS:
Na 2 S + AgNO 3 => AgS + NaNO 3
După cum se poate observa în primul recipient de apă, precipită un solid negru (sferă neagră). Totuși, acest solid din recipientul cu NaCl dizolvat poartă particule din această sare (sferă neagră cu puncte albe). NaCl este solubil în apă, dar pe măsură ce precipită AgS, este adsorbit pe suprafața neagră.
Se spune atunci că NaCl coprecipită pe AgS. Dacă solidul negru ar fi analizat, s-ar putea vedea microcristale de NaCl la suprafață.
Cu toate acestea, aceste cristale ar putea fi, de asemenea, în interiorul AgS, astfel încât solidul ar "transforma" cenușiu (alb + negru = gri).
Tipuri
Sfera neagră cu puncte albe și sfera gri demonstrează că un solut solubil poate co-precipita în moduri diferite.
În primul, face acest lucru superficial, adsorbit pe suportul insolubil (AgS în exemplul precedent); în timp ce în cea de-a doua, face acest lucru intern, „schimbând” culoarea neagră a precipitatului.
Puteți obține alte tipuri de solide? Adică, o sferă cu faze alb-negru, adică de AgS și NaCl (împreună cu NaNO 3 care coprecipită de asemenea). De aici apare ingeniozitatea sintezei de noi solide și materiale.
Cu toate acestea, revenind la punctul de plecare, practic, solutul solubil coprecipită generând diferite tipuri de solide. Tipurile de coprecipitare și solidele care rezultă din ele vor fi menționate mai jos.
Includere
Vorbim despre incluziune când în rețeaua de cristal, unul dintre ioni poate fi înlocuit cu unul din substanța solubilă precipitată.
De exemplu, dacă NaCl ar fi coprecipitat prin includere, ionii Na + ar fi luat locul Ag + într-o secțiune a tabloului de cristal.
Cu toate acestea, dintre toate tipurile de co-precipitații, aceasta este cea mai puțin probabilă; deoarece acest lucru se va întâmpla, razele ionice trebuie să fie foarte similare. Revenind la sfera gri a imaginii, incluziunea ar urma să fie reprezentată de unul dintre tonurile cenușii mai deschise.
După cum am menționat, includerea în solidele cristaline are loc, iar pentru a le obține trebuie să stăpânești chimia soluțiilor și mai mulți factori (T, pH, timp de agitare, raporturi molare etc.).
Ocluzie
În ocluzie, ionii sunt prinși în rețeaua de cristal, dar fără a înlocui niciun ion din tablou. De exemplu, cristale de NaCl ocluse se pot forma în AgS. Grafic, ar putea fi vizualizat ca un cristal alb înconjurat de cristale negre.
Acest tip de co-precipitare este unul dintre cele mai frecvente, iar datorită acesteia, există sinteza de noi solide cristaline. Particulele oculte nu pot fi îndepărtate cu o spălare simplă. Pentru a face acest lucru, ar fi necesară recristalizarea întregului ansamblu, adică a suportului insolubil.
Atât incluziunea, cât și ocluzia sunt procese de absorbție date în structurile cristaline.
Adsorbţie
La adsorbție, solidul coprecipitat se află pe suprafața suportului insolubil. Mărimea particulelor acestui suport definește tipul de solid obținut.
Dacă sunt mici, se va obține un solid coagulat, din care este ușor de îndepărtat impuritățile; dar dacă sunt foarte mici, solidul va absorbi cantități copioase de apă și va fi gelatinos.
Revenind la sfera neagră cu puncte albe, cristalele de NaCl coprecipitate pe AgS pot fi spălate cu apă distilată. Deci până la purificarea AgS, care poate fi apoi încălzită pentru a evapora toată apa.
Aplicații
Care sunt aplicațiile de co-precipitare? Unele dintre ele sunt următoarele:
-Permite să cuantifice substanțele solubile care nu sunt ușor precipitate din mediu. Astfel, printr-un suport insolubil, el poartă, de exemplu, izotopi radioactivi, cum ar fi franciul, pentru studii și analize ulterioare.
-Pentru a ioniza coprecipitând în solidele gelatinoase, se purifică mediul lichid. Ocluzia este și mai de dorit în aceste cazuri, deoarece impuritatea nu va putea scăpa în exterior.
-Coprecipitarea face posibilă încorporarea substanțelor în solide în timpul formării lor. Dacă solidul este un polimer, atunci va absorbi soluții solubile care vor co-precipita în interior, oferindu-i noi proprietăți. Dacă este celuloză, de exemplu, cobaltul (sau alt metal) ar putea fi co-precipitat în el.
-Pe lângă toate cele de mai sus, coprecipitarea este una dintre metodele cheie pentru sinteza nanoparticulelor pe un suport insolubil. Datorită acestui fapt, bionanomateriale și nanoparticule cu magnetită au fost sintetizate, printre multe altele.
Referințe
- Day, R., & Underwood, A. (1986). Chimie analitică cantitativă (ediția a cincea). PEARSON Sala Prentice.
- Wikipedia. (2018). Coprecipitare. Recuperat de la: en.wikipedia.org
- NPTEL. (Sf). Precipitații și co-precipitații. Recuperat din: nptel.ac.in
- Înțeleptul Geek. (2018). Ce este Coprecipitarea. Recuperat de la: wisgeek.com
- Wilson Sacchi Peternele, Victoria Monge Fuentes, Maria Luiza Fascineli și colab. (2014). Investigarea experimentală a metodei de coprecipitare: o abordare pentru obținerea magnetopitei și nanoparticulelor maghemite cu proprietăți îmbunătățite. Journal of Nanomaterials, vol. 2014, articol ID 682985, 10 pagini.