Solidi che si formano durante la reazione tra sostanze chimiche in soluzione sono chiamati precipitati. Reazioni di precipitazione possono aiutare a isolare i prodotti utili; Inoltre aiutano i ricercatori identificano gli ioni in soluzione in analisi qualitativa. Di conseguenza, è molto utile per capire alcuni dei fattori che determinano se e in quali quantità si forma un precipitato.
Entropia
Entropia è spesso descritto come una misura del disordine; un modo più accurato per pensare di entropia, è tuttavia, in termini di numero di modi che è possibile organizzare tutte le molecole in un sistema che presenta ancora la stessa energia totale. Le leggi della termodinamica dettano che cambiamento spontaneo procede sempre in direzione di crescente entropia; Ecco perché il calore non fluisce mai spontaneamente dagli oggetti freddi a caldo ones..--solo l'altro senso intorno. L'entropia di un sistema può diminuire solo se si prende in energia dall'esterno, in altre parole, se un processo esterno agisce su di esso. Quando una reazione libera energia termica, aumenta la temperatura dei suoi dintorni, che conduce ad un aumento di entropia totale.
Energia libera di Gibbs
Una delle equazioni più importanti in termodinamica è la definizione di energia libera di Gibbs: delta G = delta H - (T x delta S). A pressione costante, delta H è la quantità di energia di calore assorbito o rilasciato da una reazione; Delta S è la variazione di entropia del sistema; e delta G è il cambiamento nel lavoro massimo che il sistema può fare senza espansione. Qualsiasi processo che ha un delta negativo G è spontanea, considerando che qualsiasi processo che ha un delta positivo G non è. Di conseguenza, la formazione di un precipitato è spontanea se delta G è negativo.
In quali circostanze delta G sarà negativo per una formazione di precipitato? Nella maggior parte, anche se non tutti, casi, delta S sarà negativo per formazione di precipitato, perché il soluto nel liquido è più disordinato rispetto il precipitato solido. Di conseguenza, abbiamo bisogno solitamente di un delta negativo H per rendere favorevole la formazione di precipitato. Ricordate che quando una sostanza chimica è dissolto in acqua, le molecole di quella sostanza chimica sono attratti alle molecole di acqua. Se l'attrazione tra le molecole di soluto è molto più forte dell'attrazione per le molecole di acqua, energia sarà rilasciato quando molecole di soluto si riuniscono, che ci darà un delta negativo H. La forza delle interazioni tra le molecole di soluto e molecole di soluto e l'acqua è dunque un fattore chiave che interessano la precipitazione. Chiaramente, solubilità per la maggior parte dei composti è anche andando a dipendono dalla temperatura in una certa misura.
Equilibrio
In un dato momento, alcune molecole in una soluzione si stanno unendo per precipitato di forma, mentre altri sono ridissoluzione ed essere trasportato indietro nella soluzione. A un certo punto raggiungerà un equilibrio in cui questi due processi stanno accadendo allo stesso tasso. Questo equilibrio è relativo al delta G dalla seguente equazione: delta G in condizioni standard = -RT ln K, dove R è una costante, T è la temperatura e K è la costante di equilibrio (il rapporto tra prodotti e reagenti). Il costante di equilibrio per la solubilità di una sostanza è chiamato Ksp. Una volta che sai il Ksp, sai quello che sarà il rapporto di precipitato di soluto per una reazione di precipitazione.
Effetto ione comune
Composti ionici dissociano quando si sciolgono in acqua; cloruro di sodio, ad esempio, si scinde in ioni sodio e ioni cloruro, ciascuna circondata da un guscio di molecole d'acqua; quando precipitano tornano insieme. Se si aumenta la concentrazione di uno di questi ioni, è aumentare la quantità di precipitato, perché la Ksp è costante e non è cambiata. Di conseguenza, se si aggiungono agli ioni cloruro ad una soluzione di cloruro d'argento, si provocherebbe più precipitato di cloruro d'argento a forma. L'effetto ione comune ti dà un modo per far precipitare più di una sostanza che si desidera rimuovere da una soluzione.