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4.9:

沉淀反应

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Chemistry
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Precipitation Reactions

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离子固体可能是可溶 也可能是不可溶的。水溶性离子固体会被分解或是叫做解 离的方式溶解成离子。接着水分子会包围分离的离子去形成 水溶液。而非水溶性离子固体 则会在水溶液中维持未溶解或是未分 离的状态。如果把两种不同离子化合物的水溶液混合后 有不可溶离子的化学反应发生,叫沉淀-也就是所谓的沉淀反应。这种沉淀必须要保持不可溶解的状态,而且可以被过滤后跟溶液所分离。举个例子看看,像氯化钠和硝酸银 都是水溶性离子化合物。而氯化钠水溶液 就包含了解离的钠离 子和氯离子。相同的,硝酸银水溶液 同样包含了解离的银离子和硝酸根离子。当两种溶液混和时,最后的溶液就包含了四种离子:钠和银离子以及 氯和硝酸根离子。当不同电荷的离子相互吸引时,反应物中的阳离子就会跟另 一边反应物中的阴离子相配对 来形成新的离子生成物。因此,钠阳离子与硝酸根阴离子配对 后便形成了硝酸钠,而银阳离子与氯离子则结合形成氯化银。根据溶解度法则 让我们可以决定离子生成物到底是 可溶的还是不可溶的。因次,没有任何例外地透过这个规范来看,所有的硝酸盐都是水溶的。而大部分的氯化物盐类都是可溶的,但就这么刚好,银是个例外。因此,硝酸钠 是可以在溶液中溶解成钠离子 和硝酸根离子的可溶性盐类;而氯化银 则是会沉淀在溶液中的不可溶性盐类。在这个沉淀反应当中的分子方程式 意味着氯化钠水溶液 和硝酸银水溶液互相反应后 形成硝酸钠水溶液和氯化银固体。这就是一个盐类复分解的反应,也就是所谓的置换反应。盐复分解是一种 当离子反应物中的正负离子 互相交换参与反应后 形成两个新离子生成物的过程。在这个反应当中,钠和银阳离子互相交换 与硝酸根和氯离子配对 来形成硝酸钠和氯化银。

4.9:

沉淀反应

在沉淀反应中,可溶性盐的水溶液反应以产生不溶性离子化合物— 沉淀物。当溶液中带相反电荷的离子克服其对水的吸引力并相互结合,形成从溶液中分离出来的沉淀时,就会发生反应。由于这样的反应涉及水溶液中离子化合物之间的离子交换,因此它们也被称为双重置换,双重置换,交换反应或复分解反应(希腊语为“转置”)。沉淀反应用作分析技术,以鉴定化合物中的金属离子,并采用重量分析法确定物质的组成。  
 
物质在水中或任何溶剂中的溶解程度定量表示为其溶解度,定义为在特定条件下可以达到的最大物质浓度。溶解度相对较大的物质据说是可溶的。当溶液的浓度超过其溶解度时,该物质将沉淀出来。溶解度相对较低的物质据说是不溶的,这些物质很容易从溶液中沉淀出来。

例如,当碘化钾和硝酸铅的溶液混合时会观察到沉淀,导致形成固体碘化铅:

Eq1

此观察结果与溶解度指南一致:在所有相关化合物中,唯一不溶的化合物是碘化铅,这是碘盐一般溶解度的例外之一。

代表该反应的净离子方程为:

Eq2

溶解度指南可用于预测将可溶性离子化合物溶液混合在一起时是否会发生沉淀反应。人们只需要识别溶液中存在的所有离子,然后考虑是否可能的阳离子-阴离子配对可能导致不溶性化合物。

例如,硝酸银和氟化钠的混合溶液将产生包含Ag + ,NO 3 − ,Na + 和F − 离子。除了最初存在于溶液中的两种离子化合物AgNO 3 和NaF外,还可以从该离子集合中衍生出另外两种离子化合物:NaNO 3 和AgF。溶解度准则表明所有硝酸盐都是可溶的,但AgF是氟化物盐一般溶解度的例外之一。因此,预计会发生沉淀反应,如以下等式所述:

Eq3

Eq4

本文改编自 OpenStax 化学2e,第4.2节:对化学反应进行分类。