Back to chapter

4.9:

תגובות שיקוע

JoVE Core
Chemistry
A subscription to JoVE is required to view this content.  Sign in or start your free trial.
JoVE Core Chemistry
Precipitation Reactions

Languages

Share

סריגים יוניים יכולים להיות קלי-תמס או קשי-תמס. סריגים יוניים קלי-תמס מתמוססים על ידי פירוק או היפרדות ליונים. מולקולות מים מקיפות את היונים המופרדים ויוצרות תמיסה מימית.סריגים יוניים קשי-תמס נשארים לא מומסים או לא מופרדים בתמיסה מימית. אם ערבוב תמיסות מימיות משתי תערובות יוניות שונות גורם לתגובה כימית שיוצרת סריג יוני קשה-תמס, הנקרא משקע, זו תגובת שיקוע. המשקע נשאר לא מומס וניתן להפריד אותו מהתמיסה באמצעות סינון.נתרן כלורי וכסף חנקתי הם תרכובות יוניות קלות תמס. תמיסה מימית של נתרן כלורי מורכבת מיוני נתרן וכלור בצורה החופשית שלהם. בדומה לכך, התמיסה המימית של כסף חנקתי מורכבת מיוני כסף וחנקן חופשיים.כששתי התמיסות מעורבבות, התמיסה שנוצרת מורכבת מארבעת היונים:קטיוני הסודיום והכסף וכן יוני הכלור והחנקה. מכיוון שיונים טעונים הופכית נמשכים זה לזה, הקטיון מכל מגיב יכול להיקשר לאניון מהמגיב האחר ולהפוך לתוצר יוני חדש. וכך, קטיונים של נתרן נקשרים לאניוני חנקה ליצירת נתרן חנקתי, וקטיוני כסף נקשרים לאניוני כלור ליצירת כסף כלורי.שימוש בחוקי המסיסות מאפשר לנו לקבוע אם התוצרים היוניים הם קלי-תמס או קשי-תמס. לפי מדריך זה, כל מלחי החנקה הם קלי-תמס, ללא יוצאים מהכלל. רוב מלחי כלוריד הם קלי-תמס, מלבד מלחי כסף היוצא מן הכלל.ולכן נתרן חנקתי הוא מלח מסיס שנשאר בתמיסה כיוני נתרן ויוני חנקה חופשיים, בעוד כסף כלורי הוא מלח קשה-תמס ששוקע בתמיסה. לפי המשוואה המולקולרית בתגובת השיקוע הזו, נתרן כלורי מומס מגיב עם כסף חנקתי מומס ליצירת נתרן חנקתי מומס וכסף כלורי מוצק. זו דוגמה לתגובת מטאתזה של מלחים, הנקראת גם תגובת התמרה כפולה.תגובת מטאתזה של מלחים היא תהליך כימי שבו יונים חיוביים ושליליים של שני מגיבים יוניים מתחלפים ביניהם ליצירת שני תוצרים יוניים חדשים. בתגובה זו, קטיוני נתרן וכסף התחלפו ונקשרו עם יוני חנקה וכלור בהתאמה, ליצירת נתרן חנקתי וכסף כלורי.

4.9:

תגובות שיקוע

In a precipitation reaction, aqueous solutions of soluble salts react to give an insoluble ionic compound – the precipitate. The reaction occurs when oppositely charged ions in solution overcome their attraction for water and bind to each other, forming a precipitate that separates out from the solution. Since such reactions involve the exchange of ions between ionic compounds in aqueous solution, they are also referred to as double displacement, double replacement, exchange reactions, or metathesis reactions (Greek for “to transpose”). A precipitation reaction is used as an analysis technique to identify metal ions in a compound and gravimetric methods for determining the composition of matter.  
 
The extent to which a substance may be dissolved in water, or any solvent, is quantitatively expressed as its solubility, defined as the maximum concentration of a substance that can be achieved under specified conditions. Substances with relatively large solubilities are said to be soluble. A substance will precipitate when solution conditions are such that its concentration exceeds its solubility. Substances with relatively low solubilities are said to be insoluble, and these are the substances that readily precipitate from solution.

For example, precipitation is observed when solutions of potassium iodide and lead nitrate are mixed, resulting in the formation of solid lead iodide:

Eq1

This observation is consistent with the solubility guidelines: The only insoluble compound among all those involved is lead iodide, one of the exceptions to the general solubility of iodide salts.

The net ionic equation representing this reaction is:

Eq2

The solubility guidelines may be used to predict whether a precipitation reaction will occur when solutions of soluble ionic compounds are mixed together. One merely needs to identify all the ions present in the solution and then consider if possible cation-anion pairing could result in an insoluble compound. 

For example, mixing solutions of silver nitrate and sodium fluoride will yield a solution containing Ag+, NO3, Na+, and F ions. Aside from the two ionic compounds originally present in the solutions, AgNO3 and NaF, two additional ionic compounds may be derived from this collection of ions: NaNO3 and AgF. The solubility guidelines indicate all nitrate salts are soluble but that AgF is one of the exceptions to the general solubility of fluoride salts. A precipitation reaction, therefore, is predicted to occur, as described by the following equations:

Eq3

Eq4

This text is adapted from OpenStax Chemistry 2e, Section 4.2: Classifying Chemical Reactions.