Solides qui se forment au cours d'une réaction entre des produits chimiques en solution sont appelés précipités. Les réactions de précipitation peuvent aider à isoler des produits utiles; ils aident également les chercheurs à identifier des ions en solution dans l'analyse qualitative. Par conséquent, il est très utile de comprendre certains des facteurs qui déterminent si et en quelle quantité un précipité se forme.
Entropy
Entropy est souvent décrite comme une mesure de désordre; une manière plus précise de penser à l'entropie, cependant, est en termes de nombre de façons dont vous pouvez organiser toutes les molécules dans un système qui présente toujours la même énergie totale. Les lois de la thermodynamique dictent que le changement spontané procède toujours dans le sens de l'entropie croissante; voilà pourquoi la chaleur ne circule spontanément à partir d'objets froids à ceux chauds - que l'inverse. L'entropie d'un système ne peut diminuer si elle prend de l'énergie de l'extérieur, en d'autres termes, si un processus externe agit sur lui. Quand une réaction dégage de la chaleur de l'énergie, il augmente la température de son environnement, ce qui conduit à une augmentation de l'entropie totale.
Gibbs Free Energy
L'une des équations les plus importantes de la thermodynamique est la définition de l'énergie libre de Gibbs: delta G = delta H - (T x delta S). À une pression constante, delta H est la quantité d'énergie thermique absorbée ou libérée par une réaction; delta S est le changement dans l'entropie du système; et delta G est le changement dans le travail maximum que le système peut faire sans augmenter. Tout processus qui a un delta négatif G est spontanée, tandis que tout processus qui a un delta positif G est pas. Par conséquent, la formation d'un précipité est spontané si le delta G est négative.
Dans quelles circonstances delta G négatif pour une formation de précipité? Dans la plupart, mais pas tous, les cas, delta S sera négatif pour la formation précipité, parce que le soluté dans le liquide est plus désordonné que le précipité solide. Par conséquent, nous avons besoin généralement un delta négatif H pour faire formation d'un précipité favorable. Rappelez-vous que lorsqu'un produit chimique est dissous dans l'eau, les molécules de ce produit chimique sont attirés par les molécules d'eau. Si l'attraction entre les molécules de soluté est beaucoup plus forte que l'attraction des molécules d'eau, l'énergie sera libérée lorsque les molécules de soluté se réunissent, ce qui nous donnera un delta H. négative La force des interactions entre les molécules de soluté et entre soluté et les molécules d'eau est donc un facteur clé qui influe sur les précipitations. Il est clair que la solubilité pour la plupart des composés va également dépendre de la température dans une certaine mesure.
Équilibre
À un moment donné, certaines molécules dans une solution se réunissent pour former un précipité, tandis que d'autres sont redissolution et en cours reculer dans la solution. À un certain moment, elle atteindra un équilibre dans lequel ces deux processus se produisent au même rythme. Cet équilibre est lié au delta G par l'équation suivante: delta G dans des conditions standard -RT ln = K, où R est une constante, T est la température et K est la constante d'équilibre (le rapport entre les produits et réactifs). La constante d'équilibre pour la solubilité d'une substance est appelée la KSP. Une fois que vous connaissez le Ksp, vous savez ce que le rapport de précipité à soluté sera pour une réaction de précipitation.
Effet Ion commun
Les composés ioniques se dissocient quand ils se dissolvent dans l'eau; le chlorure de sodium, par exemple, se divise en ions sodium et des ions chlorure, chacun entouré par une enveloppe de molécules d'eau; quand ils se précipitent, ils reviennent ensemble. Si vous augmentez la concentration de l'un de ces ions, vous augmentez la quantité de précipité, parce que le Ksp est constante et n'a pas changé. Par conséquent, si vous ajoutez des ions chlorure à une solution de chlorure d'argent, vous causer plus de chlorure d'argent précipité. L'effet d'ion commun vous donne un moyen de précipiter plus d'une substance que vous souhaitez supprimer à partir d'une solution.