De coprecipitatie is verontreiniging van een onoplosbare stof die opgeloste opgeloste stoffen van het vloeibare medium draagt. Hier wordt het woord 'contaminatie' gebruikt voor die gevallen waarin oplosbare opgeloste stoffen, neergeslagen door een onoplosbare drager, ongewenst zijn; maar als dat niet het geval is, is er een alternatieve analytische of synthetische methode beschikbaar.
Aan de andere kant is de onoplosbare drager de neergeslagen stof. Dit kan de oplosbare opgeloste stof naar binnen (absorptie) of op het oppervlak (adsorptie) dragen. De manier waarop u het doet, zal de fysisch-chemische eigenschappen van de resulterende vaste stof volledig veranderen.
Bron: Gabriel Bolívar
Hoewel het concept van co-precipitatie misschien wat verwarrend lijkt, komt het vaker voor dan je denkt. Waarom? Omdat er meer dan eenvoudige vervuilde vaste stoffen worden gevormd, worden solide oplossingen met complexe structuren en rijk aan onschatbare componenten gevormd. De grond waaruit de planten worden gevoed, zijn voorbeelden van coprecipitatie.
Evenzo zijn mineralen, keramiek, kleien en onzuiverheden in ijs ook een product van dit fenomeen. Anders zouden bodems een groot deel van hun essentiële elementen verliezen, zouden mineralen niet zijn zoals ze nu bekend zijn en zou er geen belangrijke methode zijn voor de synthese van nieuwe materialen.
Wat is co-neerslag?
Om het idee van co-precipitatie beter te begrijpen, wordt het volgende voorbeeld gegeven.
Boven (bovenste afbeelding) staan twee bakjes met water, waarvan er één opgelost NaCl bevat. NaCl is een zeer wateroplosbaar zout, maar de afmetingen van de witte stippen zijn ter verduidelijking overdreven. Elk witpunt bestaat uit kleine aggregaten van NaCl in een oplossing die bijna verzadigd zijn.
Een mengsel van natriumsulfide, Na 2 S en zilvernitraat, AgNO 3 , toegevoegd aan beide vaten , neerslaan een onoplosbare zwarte vaste stof zilver sulfide, AgS:
Na 2 S + AgNO 3 => AgS + NaNO 3
Zoals te zien is in de eerste bak met water, slaat een zwarte vaste stof (zwarte bol) neer. Deze vaste stof in de container met opgelost NaCl draagt echter deeltjes van dit zout (zwarte bol met witte stippen). NaCl is oplosbaar in water, maar als AgS neerslaat, wordt het geadsorbeerd op het zwarte oppervlak.
Er wordt dan gezegd dat de NaCl coprecipiteerde op de AgS. Als de zwarte vaste stof werd geanalyseerd, konden NaCl-microkristallen op het oppervlak worden gezien.
Deze kristallen kunnen zich echter ook in de AgS bevinden, dus de vaste stof wordt grijsachtig (wit + zwart = grijs).
Soorten
De zwarte bol met witte stippen en de grijze bol laten zien dat een oplosbare opgeloste stof op verschillende manieren kan co-precipiteren.
In de eerste doet het dit oppervlakkig, geadsorbeerd op de onoplosbare drager (AgS in het vorige voorbeeld); terwijl het dit in de tweede intern doet, waardoor de zwarte kleur van het neerslag "verandert".
Kun je andere soorten vaste stoffen krijgen? Dat wil zeggen, een bol met zwarte en witte fasen, dat wil zeggen van AgS en NaCl (samen met NaNO 3 dat ook coprecipiteert). Dit is waar de vindingrijkheid van de synthese van nieuwe vaste stoffen en materialen ontstaat.
Terugkomend op het beginpunt, coprecipiteert de oplosbare opgeloste stof in feite verschillende soorten vaste stoffen. De soorten coprecipitatie en de vaste stoffen die daaruit voortkomen, worden hieronder vermeld.
Inclusie
We spreken van insluiting wanneer in het kristalrooster een van de ionen kan worden vervangen door een van de samen geprecipiteerde oplosbare stoffen.
Als NaCl bijvoorbeeld was gecoprecipiteerd door insluiting, zouden Na + -ionen de plaats hebben ingenomen van Ag + in een sectie van de kristalreeks.
Van alle soorten coprecipitatie is dit echter het minst waarschijnlijk; omdat, om dit te laten gebeuren, de ionische stralen erg op elkaar moeten lijken. Terugkerend naar de grijze bol van de afbeelding, zou de opname worden weergegeven door een van lichtere grijstinten.
Zoals zojuist vermeld, vindt opname plaats in kristallijne vaste stoffen en om ze te verkrijgen, moet men de chemie van de oplossingen en verschillende factoren beheersen (T, pH, roertijd, molverhoudingen, enz.).
Occlusie
Bij occlusie worden de ionen gevangen in het kristalrooster, maar zonder enig ion in de array te vervangen. In AgS kunnen bijvoorbeeld verstopte NaCl-kristallen worden gevormd. Grafisch kan het worden gevisualiseerd als een wit kristal omgeven door zwarte kristallen.
Dit type co-precipitatie is een van de meest voorkomende, en dankzij dit is er de synthese van nieuwe kristallijne vaste stoffen. Afgesloten deeltjes kunnen niet worden verwijderd met eenvoudig wassen. Om dit te doen, zou het nodig zijn om het hele samenstel, dat wil zeggen de onoplosbare drager, opnieuw te kristalliseren.
Zowel insluiting als occlusie zijn absorptieprocessen die worden gegeven in kristallijne structuren.
Adsorptie
Bij adsorptie ligt de gecoprecipiteerde vaste stof op het oppervlak van de onoplosbare drager. De grootte van de deeltjes van deze drager bepaalt het type vaste stof dat wordt verkregen.
Als ze klein zijn, wordt een gecoaguleerde vaste stof verkregen, waaruit onzuiverheden gemakkelijk kunnen worden verwijderd; maar als ze erg klein zijn, zal de vaste stof grote hoeveelheden water absorberen en gelatineus zijn.
Terugkerend naar de zwarte bol met witte stippen, kunnen de NaCl-kristallen die gecoprecipiteerd zijn op de AgS worden gewassen met gedestilleerd water. Dus door totdat de AgS is gezuiverd, die vervolgens kan worden verwarmd om al het water te verdampen.
Toepassingen
Wat zijn de toepassingen van co-precipitatie? Sommigen van hen zijn de volgende:
-Het maakt het mogelijk om oplosbare stoffen te kwantificeren die niet gemakkelijk uit het medium worden geprecipiteerd. Door een onoplosbare drager draagt het dus bijvoorbeeld radioactieve isotopen, zoals francium, voor verdere studie en analyse.
-Door het copreciperen van ionen in geleiachtige vaste stoffen, wordt het vloeibare medium gezuiverd. Occlusie is in deze gevallen zelfs nog wenselijker, omdat de onzuiverheid niet naar buiten kan ontsnappen.
-Coprecipitatie maakt het mogelijk om stoffen in vaste stoffen op te nemen tijdens hun vorming. Als de vaste stof een polymeer is, zal het oplosbare opgeloste stoffen absorberen die vervolgens naar binnen co-precipiteren, waardoor het nieuwe eigenschappen krijgt. Als het cellulose is, kan er bijvoorbeeld kobalt (of een ander metaal) in worden neergeslagen.
-Naast al het bovenstaande is coprecipitatie een van de belangrijkste methoden voor de synthese van nanodeeltjes op een onoplosbare drager. Hierdoor zijn onder meer bionanomaterialen en magnetietnanodeeltjes gesynthetiseerd.
Referenties
- Day, R., & Underwood, A. (1986). Kwantitatieve analytische chemie (vijfde ed.). PEARSON Prentice Hall.
- Wikipedia. (2018). Coprecipitatie. Hersteld van: en.wikipedia.org
- NPTEL. (sf). Neerslag en co-neerslag. Hersteld van: nptel.ac.in
- Wijsneus. (2018). Wat is Coprecipitation. Hersteld van: wisegeek.com
- Wilson Sacchi Peternele, Victoria Monge Fuentes, Maria Luiza Fascineli, et al. (2014). Experimenteel onderzoek van de coprecipitatiemethode: een benadering om magnetiet- en maghemiet-nanodeeltjes met verbeterde eigenschappen te verkrijgen. Journal of Nanomaterials, vol. 2014, artikel-ID 682985, 10 pagina's.