The mendakan atau pemendakan kimia adalah satu proses yang terdiri dalam pembentukan pepejal larut daripada campuran dua penyelesaian homogen. Tidak seperti hujan lebat dan salji, dalam jenis hujan ini "hujan lebat" dari permukaan cecair.
Dalam dua larutan homogen ion dilarutkan dalam air. Apabila ini berinteraksi dengan ion lain (semasa pencampuran), interaksi elektrostatiknya memungkinkan pertumbuhan kristal atau pepejal agar-agar. Oleh kerana kesan graviti, pepejal ini akhirnya mendapan di bahagian bawah bahan kaca.
Kerpasan diatur oleh keseimbangan ion, yang bergantung pada banyak pemboleh ubah: dari kepekatan dan sifat spesies yang berselang hingga suhu air dan masa kontak pepejal yang dibenarkan dengan air.
Selain itu, tidak semua ion mampu mewujudkan keseimbangan ini, atau yang sama, tidak semua dapat memenuhi larutan pada kepekatan yang sangat rendah. Sebagai contoh, untuk mengendap NaCl, perlu menguap air atau menambahkan lebih banyak garam.
Larutan tepu bermaksud bahawa ia tidak dapat melarutkan pepejal lagi, sehingga mendapan. Oleh sebab itulah, pemendakan juga merupakan tanda yang jelas bahawa penyelesaiannya tepu.
Reaksi pemendakan
Dengan mempertimbangkan penyelesaian dengan ion A terlarut dan yang lain dengan ion B, apabila dicampurkan, persamaan kimia tindak balas meramalkan:
A + (ac) + B - (ac) <=> AB
Walau bagaimanapun, "hampir" mustahil untuk A dan B bersendirian pada mulanya, semestinya perlu disertai oleh ion lain dengan caj yang berlawanan.
Dalam kes ini, A + membentuk sebatian larut dengan c - spesies , dan B - melakukan perkara yang sama dengan D + spesies . Oleh itu, persamaan kimia kini menambah spesies baru:
AC (ac) + DB (ac) <=> AB (s) + DC (ac)
Spesies A + menggantikan Spesis D + untuk membentuk pepejal AB; pada gilirannya, spesies C - menggantikan B - untuk membentuk DC pepejal yang larut.
Iaitu, perpindahan berganda berlaku (reaksi metathesis). Jadi tindak balas pemendakan adalah reaksi anjakan ion berganda.
Untuk contoh dalam gambar di atas, bikar itu mengandungi kristal emas timbal (II) iodida (PbI 2 ), produk dari tindak balas yang disebut "pancuran emas":
Pb (NO 3 ) 2 (ac) + 2KI (aq) => PbI 2 (+) + 2KNO 3 (aq)
Menurut persamaan sebelumnya, A = Pb 2+ , C - = NO 3 - , D = K + dan B = I - .
Pembentukan endapan
Dinding bikar menunjukkan air pekat dari panas terik. Untuk tujuan apa air dipanaskan? Untuk melambatkan proses pembentukan kristal PbI 2 dan menonjolkan kesan pancuran keemasan.
Semasa bertemu dua I - anion , kation Pb 2+ membentuk inti kecil dari tiga ion, yang tidak cukup untuk membina kristal. Begitu juga, di kawasan larutan lain ion juga berkumpul untuk membentuk inti; Proses ini dikenali sebagai nukleasi.
Inti ini menarik ion lain, dan dengan itu tumbuh membentuk zarah koloid, yang bertanggungjawab terhadap keruh larutan kuning.
Dengan cara yang sama, zarah-zarah ini berinteraksi dengan orang lain untuk menyebabkan gumpalan, dan gumpalan ini dengan yang lain, akhirnya menghasilkan endapan.
Walau bagaimanapun, apabila ini terjadi, endapannya agar-agar, dengan petunjuk beberapa kristal "mengembara" melalui larutan. Ini kerana kadar nukleasi lebih besar daripada pertumbuhan inti.
Sebaliknya, pertumbuhan maksimum nukleus dicerminkan dalam kristal cemerlang. Untuk menjamin kristal ini, larutan mesti sedikit tepu, yang dicapai dengan meningkatkan suhu sebelum pemendakan.
Oleh itu, apabila penyelesaiannya sejuk, inti mempunyai masa yang cukup untuk tumbuh. Selanjutnya, kerana kepekatan garam tidak terlalu tinggi, suhu mengawal proses nukleasi. Akibatnya, kedua-dua pemboleh ubah memberi manfaat kepada penampilan kristal PbI 2 .
Produk keterlarutan
PbI 2 mewujudkan keseimbangan antara ia dan ion dalam larutan:
PbI 2 <=> Pb 2+ (ac) + 2I - (ac)
Pemalar keseimbangan ini dipanggil pemalar produk kelarutan, K ps . Istilah "produk" merujuk kepada pendaraban kepekatan ion yang membentuk pepejal:
K ps = 2
Di sini pepejal terdiri daripada ion yang dinyatakan dalam persamaan; bagaimanapun, ia tidak menganggap pepejal dalam pengiraan ini.
Kepekatan Pb 2+ ion dan saya - ion adalah sama dengan kebolehlarutan PBI 2 . Maksudnya, dengan menentukan kelarutan salah satu daripadanya, yang lain dan K ps pemalar dapat dikira .
Untuk apa nilai K ps untuk sebatian larut air rendah? Ini adalah ukuran tahap larutan sebatian pada suhu tertentu (25ºC). Oleh itu, semakin kecil K ps , semakin tidak larut.
Oleh itu, dengan membandingkan nilai ini dengan nilai sebatian lain, dapat diramalkan pasangan mana (contohnya, AB dan DC) akan memendam terlebih dahulu. Dalam kes sebatian hipotetis DC, K psnya mungkin begitu tinggi sehingga memerlukan kepekatan D + atau C - larutan yang lebih tinggi untuk mendakan .
Ini adalah kunci untuk apa yang dikenali sebagai pemecahan pecahan. Begitu juga, dengan mengetahui K ps untuk garam yang tidak larut, kuantiti minimum untuk memendapkannya dalam satu liter air dapat dikira.
Namun, dalam kes KNO 3 tidak ada keseimbangan seperti itu, sehingga tidak memiliki K ps . Sebenarnya, ia adalah garam yang sangat larut dalam air.
Contoh
Reaksi pemendakan adalah salah satu proses yang memperkaya dunia reaksi kimia. Beberapa contoh tambahan (selain pancuran emas) adalah:
AgNO 3 (aq) + NaCl (aq) => AgCl (Na) + NaNO 3 (aq)
Gambar atas menggambarkan pembentukan endapan klorida perak putih. Secara umum, sebilangan besar sebatian perak mempunyai warna putih.
BaCl 2 (aq) + K 2 SO 4 (aq) => BaSO 4 (+) + 2KCl (aq)
Bendakan putih barium sulfat terbentuk.
2CuSO 4 (aq) + 2NaOH (aq) => Cu 2 (OH) 2 SO 4 (s) + Na 2 SO 4 (aq)
Endapan kebiruan bentuk tembaga dibasik (II) sulfat.
2AgNO 3 (aq) + K 2 CrO 4 (aq) => Ag 2 CrO 4 (+) + 2KNO 3 (aq)
Jejakan oren dari kromat perak terbentuk.
CaCl 2 (aq) + Na 2 CO 3 (aq) => CaCO 3 ( 2 ) + 2NaCl (aq)
Endapan putih kalsium karbonat, juga dikenali sebagai batu kapur, terbentuk.
Fe (NO 3 ) 3 (aq) + 3NaOH (aq) => Fe (OH) 3 ( 3 ) + 3NaNO 3 (aq)
Akhirnya, endapan oren besi (III) hidroksida terbentuk. Dengan cara ini, tindak balas pemendakan menghasilkan sebatian.
Rujukan
- Day, R., & Underwood, A. Kimia Analitik Kuantitatif (edisi ke-5). PEARSON Prentice Hall, hlm 97-103.
- Der Kreole. (6 Mac 2011). Hujan emas. . Diakses pada 18 April 2018, dari: commons.wikimedia.org
- Anne Marie Helmenstine, Ph.D. (9 April 2017). Definisi Reaksi Pemendakan. Diakses pada 18 April 2018, dari: thinkco.com
- Prinsip le Châtelier: Reaksi Pemendakan. Diakses pada 18 April 2018, dari: digipac.ca
- Prof Botch. Reaksi Kimia I: Persamaan ion bersih. Diakses pada 18 April 2018, dari: lecturedemos.chem.umass.edu
- Luisbrudna. (8 Oktober 2012). Perak klorida (AgCl). . Diakses pada 18 April 2018, dari: commons.wikimedia.org
- Whitten, Davis, Peck & Stanley. Kimia. (Edisi ke-8.) Pembelajaran CENGAGE, hlm 150, 153, 776-786.