Precipitado: Reação de Precipitação e Exemplos

Precipitação ou precipitação química é um processo que consiste na formação de um sólido insolúvel a partir da mistura de duas soluções homogêneas. Ao contrário da precipitação de chuva e neve, neste tipo de precipitação "chove sólido" da superfície do líquido.

Em duas soluções homogêneas, os íons são dissolvidos em água. Quando estes interagem com outros íons (no momento da mistura), suas interações eletrostáticas permitem o crescimento de um cristal ou de um sólido gelatinoso. Como resultado da gravidade, este sólido acaba depositando no fundo do material de vidro.

A precipitação é governada por um equilíbrio iônico, que depende de muitas variáveis: da concentração e natureza das espécies intervenientes à temperatura da água e o tempo de contato permitido do sólido com a água.

Além disso, nem todos os íons são capazes de estabelecer este equilíbrio, ou o que é o mesmo, nem todos podem saturar a solução em concentrações muito baixas. Por exemplo, para precipitar NaCl, é necessária a evaporação da água ou a adição de mais sal.

Uma solução saturada significa que ela não pode mais se dissolver mais sólida, por isso precipita. É por esta razão que a precipitação é também um sinal claro de que a solução está saturada.

Reação de precipitação

Considerando uma solução com íons A dissolvidos e a outra com íons B, ao misturar a equação química da reação prediz:

A + (ac) + B- (ac) AB (s)

No entanto, é "quase" impossível que A e B estejam sozinhos inicialmente, necessitando necessariamente de ser acompanhados por outros íons com cargas opostas.

Neste caso, A + forma um composto solúvel com a espécie C- e B- faz o mesmo com a espécie D +. Assim, a equação química agora adiciona as novas espécies:

CA (ac) + DB (ac) AB (s) + CC (ac)

A espécie A + desloca a espécie D + para formar o sólido AB; por sua vez, a espécie C- desloca B- para formar o DC sólido solúvel.

Ou seja, ocorrem deslocamentos duplos (reação de metátese). Então, a reação de precipitação é uma reação de deslocamento de íons duplos.

Para o exemplo da imagem acima, o béquer contém cristais dourados de iodeto de chumbo (II) (PbI ₂ ), produto da reação conhecida como 'chuva de ouro':

Pb (NO3) ₂ (ac) + 2KI (aq) => PbI2 (s) + 2KNO3 (aq)

De acordo com a equação anterior, A = Pb2 +, C- = NO3 -, D = K + e B = I-.

Formação Precipitada

As paredes do copo mostram água condensada como resultado de calor intenso. Para que finalidade a água é aquecida? Para retardar o processo de formação de cristais de PbI ₂ e acentuar o efeito da chuva de ouro.

Ao encontrar dois i-ânions, o cátion Pb2 + forma um pequeno núcleo de três íons, o que não é suficiente para construir um cristal. Da mesma forma, em outras regiões da solução, outros íons também se reúnem para formar núcleos; Este processo é conhecido como nucleação.

Esses núcleos atraem outros íons, e assim crescem para formar partículas coloidais, responsáveis pela turvação amarela da solução.

Da mesma forma, essas partículas interagem com outras para causar coágulos, e esses coágulos com outros, para finalmente originar o precipitado.

No entanto, quando isso ocorre, o precipitado resulta do tipo gelatinoso, com cristais brilhantes de alguns cristais "vagando" pela solução. Isso ocorre porque a velocidade de nucleação é maior que o crescimento dos núcleos.

Por outro lado, o crescimento máximo de um núcleo é refletido em um cristal brilhante. Para garantir este cristal, a solução deve ser ligeiramente supersaturada, o que é conseguido aumentando a temperatura antes da precipitação.

Assim, à medida que a solução esfria, os núcleos têm tempo suficiente para crescer. Além disso, como a concentração dos sais não é muito alta, a temperatura controla o processo de nucleação. Consequentemente, ambas as variáveis beneficiam a aparência dos cristais de PbI ₂ .

Produto de solubilidade

PbI ₂ estabelece um equilíbrio entre este e os íons em solução:

PbI ₂ (s) Pb2 + (ac) + 2I- (ac)

A constante desse equilíbrio é chamada de constante de solubilidade do produto, _Kps . O termo "produto" refere-se à multiplicação das concentrações dos íons que compõem o sólido:

K _ps = [Pb2 +] [I-] 2

Aqui o sólido é composto dos íons expressos na equação; no entanto, não considera o sólido nesses cálculos.

As concentrações de íons Pb2 + e íons I são iguais à solubilidade do PbI ₂ . Isto é, determinando a solubilidade de um deles, pode-se calcular o do outro e a constante _Kps .

Quais são os valores de _Kps para os poucos compostos solúveis em água? É uma medida do grau de insolubilidade do composto a uma determinada temperatura (25ºC). Assim, quanto menor o _Kps, mais insolúvel ele é.

Portanto, quando este valor é comparado com os de outros compostos, pode-se prever qual par (por exemplo, AB e DC) irá precipitar primeiro. No caso do composto DC hipotético, seu _Kps pode ser tão alto que, para precipitar, ele precisa de concentrações mais altas de D + ou C- em solução.

Esta é a chave para o que é conhecido como precipitação fracionada. Além disso, conhecendo o _Kps para um sal insolúvel, a quantidade mínima pode ser calculada para precipitar em um litro de água.

No entanto, no caso do KNO _3, não há tal equilíbrio, portanto, não possui K _ps . Na verdade, é um sal extremamente solúvel em água.