4.9: تفاعلات الترسيب

في تفاعل الترسيب، تتفاعل المحاليل المائية للأملاح القابلة للذوبان لإعطاء مركب أيوني غير قابل للذوبان – الراسب. يحدث التفاعل عندما تتغلب الأيونات المشحونة في المحلول على جاذبيتها للماء وترتبط ببعضها البعض، مما يشكل راسباً ينفصل عن المحلول. نظراً لأن مثل هذه التفاعلات تتضمن تبادل الأيونات بين المركبات الأيونية في محلول مائي، يُشار إليها أيضاً باسم الإزاحة المزدوجة، أو الاستبدال المزدوج، أو تفاعلات التبادل، أو تفاعلات الابدال المزدوجة (ترجمة يونانية لـ “ تبديل موضع”). يتم استخدام تفاعل الترسيب كتقنية تحليل لتحديد أيونات المعادن في طرق مركبة وطرق قياس الجاذبية لتحديد تكوين المادة.  
 
يتم التعبير عن مدى إمكانية إذابة مادة ما في الماء ، أو أي مذيب كمياً بأنه القابلية للذوبان، والتي تُعرّف على أنها أقصى تركيز لمادة يمكن تحقيقه في ظل ظروف محددة. يقال إن المواد ذات الذوبان الكبير نسبياً قابلة للذوبان. سوف تترسب المادة عندما تكون ظروف المحلول بحيث يتجاوز تركيزها قابليتها للذوبان. يقال إن المواد ذات قابلية ذوبان منخفضة نسبياً غير قابلة للذوبان ، وهذه هي المواد التي تترسب بسهولة من المحلول.

على سبيل المثال ، يتم ملاحظة الترسيب عند خلط محاليل يوديد البوتاسيوم ونترات الرصاص، مما يؤدي إلى تكوين يوديد الرصاص الصلب:

تتوافق هذه الملاحظة مع إرشادات الذوبان: المركب الوحيد غير القابل للذوبان بين جميع المعنيين هو يوديد الرصاص، وهو أحد الاستثناءات للذوبان العام لأملاح اليوديد.

المعادلة الأيونية الصافية التي تمثل هذا التفاعل هي:

يمكن استخدام إرشادات الذوبان للتنبؤ بما إذا كان تفاعل الترسيب سيحدث عند خلط محاليل المركبات الأيونية القابلة للذوبان معاً. يحتاج المرء فقط إلى تحديد جميع الأيونات الموجودة في المحلول ثم التفكير فيما إذا كان اقتران الكاتيون والأنيون المحتمل يمكن أن يؤدي إلى مركب غير قابل للذوبان.  

على سبيل المثال، ينتج عن محاليل خلط نترات الفضة وفلوريد الصوديوم محلول يحتوي على أيونات Ag⁺, NO₃⁻, Na⁺, و F⁻. بصرف النظر عن المركبين الأيونيين الموجودين أصلاً في المحاليل، AgNO₃ و NaF ، يمكن اشتقاق مركبين أيونيين إضافيين من هذه المجموعة من الأيونات: NaNO _{3NaNO3 و AgF. تشير إرشادات الذوبان إلى أن جميع أملاح النترات قابلة للذوبان ولكن AgF هو أحد الاستثناءات للذوبان العام لأملاح الفلوريد. لذلك، من المتوقع حدوث تفاعل ترسيب، كما هو موضح في المعادلات التالية:}

هذا النص مقتبس من OpenStax Chemistry 2e, Section 4.2: Classifying Chemical Reactions.

قد تكون المواد الصلبة الأيونية،قابلة للذوبان في الماء،أو غير قابلة للذوبان في الماء. المواد الصلبة الأيونية القابلة للذوبان في الماء تذوب عن طريق التفتت أو التفكك إلى أيونات. ثم تحيط جزيئات الماء بالأيونات المنفصلة لتشكل محلول مائي.

بينما الأيونات الصلبة الغير قابلة للذوبان في الماء،تبقى غير مذابة أو غير منفصلة في المحلول المائي. إذا تم خلط المحاليل المائية لمركبين أيونيين مختلفين و نتج عن ذلك تفاعل كيميائي ينتج عنه،مادة غير قابلة للذوبان،مادة صلبة أيونية تسمى الراسب فإنه يعد تفاعل ترسيبي. يبقى الراسب غير مذاب،ويمكن فصله عن المحلول بالترشيح.

كلوريد الصوديوم ونترات الفضة،هي مركبات أيونية قابلة للذوبان في الماء. المحلول المائي من كلوريد الصوديوم يحتوي على أيونات الصوديوم،وأيونات الكلوريد،في صورتها المفككة. وبالمثل،المحلول المائي لنترات الفضة يحتوي على أيونات الفضة،وأيونات النترات،المفككة.

عندما يتم خلط المحلولين،يحتوي المحلول الناتج على جميع الأيونات الأربعة:كاتيونات الصوديوم،والفضة،وكذلك أنيونات الكلوريد،و النترات. ونظرًا لأن الأيونات المشحونة بشكل معاكس تنجذب إلى بعضها البعض،يمكن للكاتيون من كل متفاعل التزاوج مع الأنيون من المتفاعلات الأخرى لتشكيل منتجات أيونية جديدة. وهكذا،تتزاوج كاتيونات الصوديوم مع أنيون النترات لتشكيل نترات الصوديوم،وكاتيونات الفضة تتحد مع أنيونات الكلوريد لتكوين كلوريد الفضة.

بالرجوع إلى قواعد الذوبانية،يسمح لنا بتحديد ما إذا كانت المنتجات الأيونية،قابل للذوبان في الماء،أو غير قابل للذوبان في الماء. وبحسب هذا الدليل،فإن جميع أملاح النترات قابلة للذوبان في الماء دون استثناء. معظم أملاح الكلوريد قابلة للذوبان في الماء،باستثناء ملح كلوريدالفضة.

لذلك،فإنّنترات الصوديوم ملح قابل للذوبان و الذي يبقى في المحلول على شكل أيونات صوديوم وأيونات النترات مذابة،بينما كلوريد الفضة ملح غير قابل للذوبان فيترسب من المحلول. المعادلة الجزيئية لتفاعل الترسيب هذا،تقترح أن كلوريد الصوديوم المائي يتفاعل مع نترات الفضة المائية لتشكيل نترات الصوديوم المائية وكلوريد الفضة الصلب. يعتبر هذا مثال على تفاعل الملح،والذي يسمى أيضًا،تفاعل الإزاحة المزدوجة.

تفاعل الملح هو عملية كيميائية،حيث الأيونات الموجبة والسالبة لاثنين من المتفاعلات الايونية،تتبادل الشركاء،لتشكيل منتجين أيونيين جديدين. في هذا التفاعل،يتم تبادل كاتيونات الصوديوم والفضة المشتركة والاقتران مع أنيونات النترات و الكلوريد،على التوالي لتشكيل نترات الصوديوم وكلوريد الفضة.