강수량(화학)

Precipitation (chemistry)
이 기사는 화학 현상에 관한 것이다.기타 용도는 강수(동음이의)를 참조하십시오.
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수용액 중 화학적 침전 원리

수용액에서 침전이란 용존물질을 [1][2]과포화 용액에서 불용성 고체로 변화시키는 과정이다.형성된 고체를 [3]침전물이라고 한다.무기화학반응이 침전으로 이어지는 경우 고체를 형성하는 화학시약을 [4]침전제라고 한다.

침전물 또는 원심 분리 고체상 위에 남아 있는 투명한 액체를 '슈퍼네이트' 또는 '상등액'이라고도 합니다.

강수 개념은 또한 화학의 다른 영역(유기 화학 및 생화학)으로 확장될 수 있으며, 고체 불순물이 고체상에서 분리될 때 고체상(예: 야금 및 합금)에도 적용될 수 있다.

과포화

화합물의 농도가 용해도를 초과할 때 침전이 발생할 수 있다.온도 변화, 용매 증발 또는 용매 혼합이 원인일 수 있습니다.강수량은 강한 과포화 용액에서 더 빨리 발생한다.

침전물의 형성은 화학 반응에 의해 일어날 수 있다.염화바륨 용액이 황산과 반응하면 황산바륨의 백색 침전이 생긴다.요오드화칼륨 용액이 납과 반응할 때(II) 납의 황색 침전물인 질산염 용액.II) 요오드화물이 생성된다.

핵생성

침전 과정의 중요한 단계는 핵 형성의 시작이다.고체 입자의 생성은 솔루션과의 인터페이스 형성을 의미합니다.여기에는 용해 반응 자유 에너지(엔트로피 증가를 수반하는 흡열 또는 발열 과정) 및 고체와 용액 사이에 생성된 상대적 표면 에너지에 따라 에너지 변화가 포함됩니다.에너지 변화가 바람직하지 않거나 적절한 핵생성 부위가 없으면 침전이 발생하지 않고 용액은 과포화 상태를 유지한다.

무기화학

수용액 중 침전

다음 항목도 참조하십시오.용해도 산물

수용액에서 침전반응의 일반적인 예는 염화은이다.염화칼륨(KCl) 용액에 질산은(AgNO3)을 첨가하면 백색 고체(AgCl)의 침전이 [5][6]관찰된다.

이온 방정식은 수용액에 존재하는 해리 이온을 상세하게 함으로써 이 반응을 쓸 수 있게 한다.

환원성 강수량

월든 감속기 그림입니다.철사의 구리는 철사를 침지한 질산은 용액의 은에 의해 치환되고 금속의 은결정이 구리선 위에 침전됩니다.

Walden 환원기는 낮은 화학적 원자가 때문에 덜 용해성 화합물의 침전을 직접적으로 동반하는 환원 반응의 예시이다.

구리선을 질산은 용액에 담가 얻은 작은 은 결정으로 만든 월든 환원기는 산화환원 전위 척도에서 은 커플링(Ag+ + 1 e– → Ag) 위에 위치한 금속 이온을 낮은 원가로 감소시키는 데 사용됩니다.

침전색

석회암 코어 샘플의 적갈색 얼룩으로, Fe의3+
산화물/수산화물의 침전에 해당합니다.

금속 이온을 포함한 많은 화합물은 독특한 색상의 침전물을 생성한다.다음은 다양한 금속의 일반적인 색상입니다.하지만, 이 화합물들 중 많은 것들이 열거된 것들과 매우 다른 색깔을 낼 수 있습니다.

메탈 색.
크롬 파란색, 짙은 녹색, 탁한 녹색, 주황색, 노란색, 갈색
코발트 핑크(수분시)
구리 파랑색
다리미(II) 더티 그린
다리미(III) 적갈색
망간 옅은 핑크(Mn2+)
니켈 초록의

많은 화합물이 종종 백색 침전물을 형성한다.

음이온/카티온 정성 분석

다음 항목도 참조하십시오.질적 무기 분석

침전물 형성은 소금의 양이온 종류를 검출하는 데 유용하다.이를 위해 알칼리는 먼저 미지의 소금과 반응하여 미지의 소금의 수산화물인 침전을 생성한다.양이온을 식별하기 위해 침전물의 색상과 그 과도한 용해도를 주목한다.유사한 과정이 순차적으로 사용되는 경우가 많습니다. 예를 들어 질산바륨 용액이 황산바륨 이온과 반응하여 고체 황산바륨 침전을 형성하므로 황산바륨 이온이 존재할 가능성이 높습니다.

콜로이드 서스펜션

고체 입자를 한데 모으고 중력(침전)에 의해 용액에서 제거하기 위한 충분한 흡인력(예: Van der Waals 힘)이 없으면 부유 상태로 남아 콜로이드를 형성합니다.침전은 고속 원심분리에 의해 가속될 수 있다.이렇게 얻은 콤팩트 질량을 '펠릿'이라고 부르기도 한다.

소화 및 노화 촉진

소화, 즉 침전 노화는 새로 형성된 침전이 침전된 용액에 보통 더 높은 온도로 남아있을 때 발생합니다.그것은 더 순수하고 더 큰 재결정 입자를 낳는다.소화의 기초가 되는 물리 화학 과정을 오스발트 [7][8]숙성이라고 합니다.

유기화학

프로피온산의 역류로부터 메소테트라톨포르피린의 결정은 냉각 시에 침전된다.뷔치네르 플라스크 위에 있는 뷔치네르 깔때기 사진.

침전반응은 안료를 만들거나 수처리 시 용액에서 이온을 제거하거나 고전적인 질적 무기분석에 이용될 수 있지만, 침전반응은 작업 및 정화 작업 시 유기반응 생성물을 분리하는 데에도 일반적으로 사용된다.이상적으로는 반응 생성물은 반응에 사용되는 용매에 불용성이다.따라서 형성될 때 침전되어 순결정을 형성하는 것이 바람직하다.이것의 예는 역류 프로피온산에서의 포르피린 합성이 될 것이다.반응 혼합물을 실온으로 냉각하면 포르피린의 결정이 침전되고,[9] 여기 옆의 사진에 표시된 것처럼 Büchner 필터에 여과하여 수집됩니다.

Porphyrin synthesis

또, 방제제(제품이 불용성인 용제)를 첨가했을 때에도 침전이 발생해, 원하는 제품의 용해성을 큰폭으로 저감 할 수 있다.그 후 디캔트, 여과 또는 원심분리에 의해 침전물을 쉽게 분리할 수 있다.예를 들어 Crtetraphenylporphyrin3+ chloride 합성: 반응이 발생한 디메틸포름아미드(DMF) 용액에 물이 첨가되어 생성물이 [10]침전된다.침전은 다른 많은 제품들을 정제하는데 유용하다. 예를 들어, 조 bmim-Cl은 아세토니트릴에서 흡수되어 [11]침전되는 아세트산에틸에 떨어집니다.

생화학

단백질 정제 및 분리는 용제의 성질을 변화시키거나 유전율 값을 변화시키는 침전(예를 들어 물을 에탄올에 의해 치환함) 또는 용액의 이온 강도를 증가시킴으로써 이루어질 수 있다.단백질이 특정한 접힘과 다양한 약한 분자간 상호작용(예: 수소 브리지)으로 인해 복잡한 3차 및 4차 구조를 가지기 때문에, 이러한 상부 구조는 수정될 수 있고 단백질이 변성 및 침전될 수 있다.항분리제의 또 다른 중요한 적용은 DNA의 에탄올 침전이다.

야금 및 합금

고체상에서는 예를 들어 급속 담금질 또는 이온 주입으로 인해 하나의 고체의 농도가 숙주 고체의 용해도 한계 이상일 경우 침전이 발생하며 확산이 침전물로 분리될 수 있을 정도로 온도가 높다.고형물의 침전은 [12]나노클러스터를 합성하는 데 일상적으로 사용된다.

야금학에서는 고체 용액으로부터의 침전도 합금을 강화하는 방법이다.

핵연료 핀의 지르코늄 하이드라이드(hydrides)와 같은 금속합금의 세라믹 상 침전도 금속합금을 취약하게 만들고 기계적 고장을 초래할 수 있다.따라서 사용후 핵연료를 냉각할 때 정확한 온도와 압력 조건을 정확하게 숙지하는 것은 피복재의 손상을 방지하고 건조 저장 용기 및 지질 폐기 조건에서 사용후 핵연료 요소의 무결성을 장기적으로 보존하기 위해 필수적이다.

산업 공정

수산화물 침전은 아마도 금속 수산화물이 수산화칼슘(슬라이크 석회) 또는 수산화나트륨(원성 소다)을 침전제로 첨가하여 형성되는 가장 널리 사용되는 산업 침전 과정일 것입니다.

역사

다른 강수 과정으로부터 파생된 가루는 역사적으로 '꽃'으로 알려져 왔다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ "Precipitation (Chemical) - an overview ScienceDirect Topics". ScienceDirect. Retrieved 2020-11-28.
  2. ^ "Chemical precipitation". Encyclopedia Britannica. Retrieved 2020-11-28.
  3. ^ "Definition of Precipitate". Merriam-Webster. Retrieved 2020-11-28.
  4. ^ "Definition of Precipitant". Merriam-Webster. Retrieved 2020-11-28.
  5. ^ Zumdahl, Steven S.; DeCoste, Donald J. (2012). Chemical Principles. Cengage Learning. ISBN 978-1-133-71013-4.
  6. ^ Zumdahl, Steven S.; DeCoste, Donald J. (2018). Introductory Chemistry: A Foundation. Cengage Learning. ISBN 978-1-337-67132-3.
  7. ^ Vengrenovitch, R.D. (1982). "On the Ostwald ripening theory". Acta Metallurgica. 30 (6): 1079–1086. doi:10.1016/0001-6160(82)90004-9. ISSN 0001-6160.
  8. ^ Voorhees, P.W. (1985). "The theory of Ostwald ripening". Journal of Statistical Physics. 38 (1–2): 231–252. Bibcode:1985JSP....38..231V. doi:10.1007/BF01017860. ISSN 0022-4715. S2CID 14865117.
  9. ^ A. D. Adler; F. R. Longo; J. D. Finarelli; J. Goldmacher; J. Assour; L. Korsakoff (1967). "A simplified synthesis for meso-tetraphenylporphine". J. Org. Chem. 32 (2): 476. doi:10.1021/jo01288a053.
  10. ^ Alan D. Adler; Frederick R. Longo; Frank Kampas; Jean Kim (1970). "On the preparation of metalloporphyrins". Journal of Inorganic and Nuclear Chemistry. 32 (7): 2443. doi:10.1016/0022-1902(70)80535-8.
  11. ^ Dupont, J., Consorti, C., Suarez, P., de Souza, R. (2004). "Preparation of 1-Butyl-3-methyl imidazolium-based room temperature ionic liquids". Organic Syntheses.{{cite journal}}: CS1 유지: 여러 이름: 작성자 목록(링크);
  12. ^ Dhara, S. (2007). "Formation, Dynamics, and Characterization of Nanostructures by Ion Beam Irradiation". Critical Reviews in Solid State and Materials Sciences. 32 (1): 1–50. Bibcode:2007CRSSM..32....1D. doi:10.1080/10408430601187624. S2CID 98639891.

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외부 링크

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