رسوب چیست؟

تعریف رسوب جامدی است که محلول را رسوب می دهد (از آن خارج می شود). در شیمی، جامد معمولاً به دلیل وقوع یک واکنش رسوبی تشکیل می‌شود. جامد همچنین می تواند به دلیل تغییر دما یا هر تغییر محیطی دیگری که بر حلالیت ترکیب تأثیر می گذارد، تشکیل شود. ترکیب جامد ممکن است در محلول معلق بماند یا به ته ظرف بیفتد.

رسوب همچنین می تواند به عنوان یک فعل در شیمی استفاده شود. رسوب کردن عمل ترکیبی است که از حالت آبی در محلول به تشکیل محصول جامد می رسد. اینها را می توان واکنش های بارش نامید.

واکنش بارش چیست؟

تعریف واکنش رسوبی زمانی است که دو (یا بیشتر) نمک محلول واکنش می دهند و یک محصول نامحلول را تشکیل می دهند. واکنش دهنده ها یون های موجود در محلول هستند. محصول نامحلول به عنوان رسوب نامیده می شود. نمک یک ترکیب یونی است.

اغلب، یک واکنش بارش یک “واکنش جایگزینی دوگانه” است. این زمانی است که دو نمک محلول وجود داشته باشد و هنگامی که کاتیون یکی با آنیون دیگری متصل شود، یک محصول جامد را تشکیل می دهد که محلول نیست. جفت دیگر کاتیون و آنیون ممکن است محلول باشند یا نباشند. این نوع واکنش به شکل زیر است.

AB(aq) + CD(aq) –> AD(s) + BC(s یا aq)

برای اینکه یک واکنش رسوبی باشد، AD یا CB یک جامد نامحلول خواهند بود. AB و CD هر دو ترکیبات یونی در محلول آبی هستند.

در واکنش‌های رسوبی، رسوب تشکیل‌شده می‌تواند در محلول معلق بماند یا ممکن است به پایین فرو برود. سپس ذرات جامد را می توان با روش های مختلف مانند فیلتراسیون، تخلیه، سانتریفیوژ از محلول خارج کرد. مایع باقی مانده به عنوان مایع رویی نامیده می شود.

این واکنش ها معمولاً برای کمک به تعیین یون های موجود در محلول استفاده می شوند.

چگونه یک واکنش بارش را شناسایی کنیم

یک واکنش بارش همیشه یک محصول جامد خواهد داشت. واکنش دهنده ها معمولاً دو یا چند مولکول آبی یونی هستند. محصول باید شامل یک محصول جامد باشد.

کلی ترین شکل واکنش بارش به صورت زیر است:

آ⁺(ق) + ب^–(aq) –> AB(s)

Ag⁺(aq) + Cl^–(aq) –> AgCl(s)

واکنش دهنده ها باید ترکیبات یونی در محلول باشند. بنابراین واکنش شامل همه اجزا به صورت زیر خواهد بود:

AC(aq) + BD(aq) –> AD(s) + B⁺(ق) + ج^–(ق)

AgNO₃(aq) + NaCl (aq) -> AgCl(s) + Na⁺(aq) + NO₃^–(ق)

از آنجایی که واکنش دهنده ها آبی هستند و می خواهیم یون های محلول را بشناسیم، معمولاً واکنش را بر حسب یون ها می نویسیم. این فرمت معادله کامل یونی نامیده می شود:

Ag⁺(aq) + NO₃^–(ق) + نا⁺(aq) + Cl^–(aq) –> AgCl(s) + Na⁺(aq) + NO₃^–(ق)

برای ساده‌تر کردن این معادله، از شر هر یونی که در سمت واکنش‌دهنده و محصول ظاهر می‌شود خلاص شوید زیرا نشان می‌دهد که آنها بخشی از واکنش نیستند. به این یون ها یون های تماشاگر نیز می گویند. آنچه باقی می ماند معادله یونی خالص نامیده می شود.

معادلات یونی خالص باید متعادل باشند تا دقیق باشند. هم بار و هم تعداد اتم های هر عنصر باید متعادل باشد.

قوانین حلالیت چیست؟

اینها دستورالعمل ها یا قوانین کلی در مورد اینکه چه ترکیباتی رسوب را تشکیل می دهند هستند. یک منبع عالی یافتن یک جدول حلالیت خوب یا نمودار حلالیت است. همچنین قوانین کلی وجود دارد که می توانید برای حلالیت ترکیبات مختلف یاد بگیرید.

1. فلزات قلیایی (گروه I) محلول هستند.
2. نیترات ها، استات ها، کلرات ها و پرکلرات ها به طور کلی محلول هستند.
3. کلریدها، برومیدها و یدیدها به جز زمانی که با Ag محلول هستند⁺، سرب²⁺و جیوه₂²⁺.
4. اکثر نمک های نقره نامحلول هستند. دو استثنای اصلی استات نقره و نیترات نقره هستند.
5. سولفات ها به جز کلسیم محلول هستند²⁺، پدر²⁺، با²⁺، سرب²⁺، و Ag²⁺.
6. هیدروکسیدها غیر از فلزات قلیایی نامحلول هستند. هیدروکسیدها با فلزات قلیایی خاکی کمی محلول هستند.
7. سولفیدها به جز با فلزات قلیایی و قلیایی خاکی نامحلول هستند.
8. کربنات‌ها، کرومات‌ها، فسفات‌ها و فلورایدها همگی نامحلول هستند به جز فلزات قلیایی و آمونیوم.

نمودار حلالیت کامل و شرح ترکیبات محلول را می توان در آموزش قوانین حلالیت یافت.

برای یادگیری نامگذاری این ترکیبات، آموزش نامگذاری ترکیبات یونی را بخوانید!

استفاده از واکنش های بارش و مثال های واقعی

معمولاً از واکنش‌های رسوبی برای تشخیص وجود یون‌های خاصی در محلول استفاده می‌شود. به عنوان مثال، برای تعیین اینکه آیا سرب (Pb²⁺) در محلول موجود است، می توان محلولی حاوی کلرید یا هیدروکسید اضافه کرد. سرب به صورت PbCl رسوب می کند₂ یا سرب (OH)₂ و نشان می دهد که سرب وجود دارد. علاوه بر این، این آزمایش‌ها معمولاً در آزمایشگاه‌های شیمی نیز استفاده می‌شوند. برای آن آزمایش‌ها، می‌توان مجموعه‌ای از ترکیبات را برای استنباط یون‌های موجود اضافه کرد.

طبیعت همچنین ساختارهای رسوبی خنکی ایجاد می کند. در نزدیکی منافذ هیدروترمال در اعماق دریا، بسیاری از مواد معدنی به ویژه سولفیدها رسوب می کنند و دودکش های عظیمی را در کف اقیانوس بر جای می گذارند.

مشکلات نمونه واکنش بارش

مشکل شماره 1

رسوب(های) را در نمونه های واکنش بارش زیر پیش بینی کنید.

1. AgF(aq) + CaCl₂(ق)
2. AgClO₃(aq) + CaI₂ (ق)
3. LiNO₃(ق) + نا₂CO₃(ق)
4. BaCl₂(ق) + ک₂بنابراین₃(ق)
5. ZnF₂ و MgSO₃

پاسخ ها:

محصولات احتمالی در زیر لیست شده است. با نگاه کردن به قوانین حلالیت یا جدول حلالیت، می توانیم بررسی کنیم که کدام یک رسوب تشکیل می دهند.

1. AgCl رسوب است. محصول احتمالی دیگر CaF است₂ که محلول است.
2. AgI رسوب است. محصول احتمالی دیگر کلسیم (ClO) است₃)₂ که محلول است.
3. بدون رسوب دو محصول ممکن LiCO هستند₃ و NaNO₃ که هیچ کدام نامحلول نیستند. هر دو محلول هستند. بنابراین این در واقع یک واکنش بارش نیست.
4. BaSO₃ رسوب است. محصول احتمالی دیگر KCl است که محلول است.
5. MgF₂ و ZnSO₃ هر دو در این واکنش رسوب می کنند.

مشکل شماره 2

برای تعیین اینکه آیا Mg²⁺ حاضر است؟

برای اینکه به راحتی مشخص شود که آیا Mg²⁺ در حال حاضر ما می خواهیم یک یون اضافه کنیم که با اتصال به Mg رسوب کند²⁺. با دانستن قوانین حلالیت ما می توانیم ببینیم که F^–، اوه^–، CO₃^2-، و PO₄^3- همه باعث رسوب می شوند. ما نمی‌توانیم مستقیماً این یون‌ها را اضافه کنیم و در عوض باید آن‌ها را با کاتیونی که در آن محلول هستند ترکیب کنیم تا نمک بسازیم. گزینه های زیادی برای این نیاز وجود دارد. برخی از احتمالات عبارتند از NaF، NH₄F، Ba(OH)₂LiOH, Li₂CO₃، ک₃PO₄، و Na₃PO₄.