Przeczytaj

bg‑azure

Czym jest reakcja strącenia?

Reakcja strącaniareakcje strącenioweReakcja strącania, jak sama nazwa wskazuje, polega na strącaniu substancji trudno rozpuszczalnej. Gdy połączymy dwie odpowiednio dobrane, dobrze rozpuszczalne substancje, otrzymamy produkt trudno rozpuszczalny. Zachodzi wówczas reakcja wytrącania osadu oraz wymiany podwójnej, podczas której produkt wytrąca się w postaci osadu. W wyniku tych procesów otrzymany produkt można oddzielić od reszty roztworu i przeprowadzić odpowiednie badania chemiczne.

Ćwiczenie 1

Zapoznaj się z instrukcją doświadczenia, a następnie zapisz hipotezę i problem badawczy oraz równanie reakcji.

Doświadczenie 1

R1PIiKdeJByiX

Schemat doświadczenia:

RipJQzHRiHscX

Na ilustracji znajdują się trzy probówki. Pierwsza probówka dodać druga, strzałka w prawo, trzecia probówka. W pierwszej probówce znajduje się przeźroczysty roztwór chlorku sodu

NaCl

, w drugiej przeźroczysty roztwór azotanu(

V

) srebra(

I

)

{AgNO}_{3}

. Za pomocą pipety roztwór chlorku sodu dodano do roztworu azotanu(

V

) srebra(

I

), strzałka w prawo, w trzeciej probówce powstał biały kłaczkowaty osad.
Powstający osad chlorku srebra. Na zdjęciu znajduje się probówka zawierająca przeźroczysty roztwór oraz powstający biały, kłaczkowaty osad chlorku srebra

AgCl

.
Model sieci krystalicznej

AgCl

. Ilustracja przedstawiająca model sieci krystalicznej chlorku srebra. Naprzemiennie ułożone atomy srebra symbolizowane przez szare kulki i chloru symbolizowane przez zielone kulki. Cała struktura tworzy kształt przypominający sześcienną kostkę.

Schemat doświadczenia

Źródło: GroMar Sp. z.o.o., zdjęcia: Wikimedia Commons, licencja: CC BY-SA 3.0.

RNIDbNVky9Sdr

RvXVyFVNCTcSJ

Rdct1Mo1pnoek

RwtwlC2kju68E

Problem badawczy:

Czy po zmieszaniu wodnych roztworów, azotanu( $V$ ) srebra( $I$ ) i chlorku sodu, wytrąci się trudno rozpuszczalna substancja?

Hipoteza:

W wyniku zmieszania dwóch roztworów, azotanu( $V$ ) srebra( $I$ ) i chlorku sodu wytrąci się trudno rozpuszczalna w wodzie sól.

Równanie reakcji:

{AgNO}_{3} + NaCl \to AgCl ↓ + {NaNO}_{3}

Podsumowanie:

W wyniku powyższej reakcji, pomiędzy azotanem( $V$ ) srebra( $I$ ) i chlorkiem sodu, otrzymuje się dwa produkty: chlorek srebra( $I$ ) oraz azotan( $V$ ) sodu (sól rozpuszczalną w wodzie). Chlorek srebra( $I$ ) jest białym, serowatym osadem, który pod wpływem światła lub ogrzewania szarzeje. W wyniku rozkładu wydziela się metaliczne srebro i gazowy chlor.

2 AgCl \to 2 Ag + {Cl}_{2}

bg‑azure

W jaki sposób opisuje się reakcje strącenia?

W opisanej w doświadczeniu reakcji $I$ nastąpiło wytrącenie chlorku srebra( $I$ ) w postaci białego osadu. Reakcję tę można opisać równaniem chemicznym w formie cząsteczkowej.

{AgNO}_{3} + NaCl \to AgCl ↓ + {NaNO}_{3}

Powyższy proces przebiega w środowisku wodnym, a użyte reagenty są solami dobrze rozpuszczalnymi w wodzie, dlatego ulegają dysocjacjidysocjacja elektrolitycznadysocjacji elektrolitycznej i występują w roztworze w postaci jonów. Odpowiednie dwa jony, w wyniku połączenia, tworzą trudno rozpuszczalny osad. Uwzględniając w równaniu postać, w jakiej występują sole, opisywane równanie chemiczne można zapisać w następujący sposób:

Zapis jonowy pełny:

{Ag}^{+} + {NO}_{3}^{-} + {Na}^{+} + {Cl}^{-} \to AgCl ↓ + {Na}^{+} + {NO}_{3}^{-}

W powyższym równaniu chemicznym – zarówno po stronie substratów, jak i produktów – występują takie same jony, a reakcja zachodzi tylko pomiędzy kationem srebra oraz anionem chlorkowym. Skreślając po obu stronach równania identyczne jony, otrzymujemy skrócony zapis jonowy tego równania.

Zapis jonowy skrócony:

{Ag}^{+} + {Cl}^{-} \to AgCl ↓

bg‑azure

Jak teoretycznie można przewidzieć przebieg reakcji strącenia?

Substancje dobrze rozpuszczalne w wodzie dysocjują, czyli występują w roztworze w postaci jonów (dodatnich – kationów – oraz ujemnych – anionów). Po zmieszaniu dwóch roztworów może zajść reakcja, w wyniku której kation jednej substancji utworzy trudno rozpuszczalną sól z anionem drugiej substancji.

bg‑gray1

W jaki sposób możemy teoretycznie przewidzieć, czy w danej reakcji wytrąci się osad?

Otóż rozpuszczalnośćrozpuszczalnośćrozpuszczalność soli można sprawdzić, posługując się tabelą rozpuszczalności. Jeśli podczas doświadczenia chcemy otrzymać sól trudno rozpuszczalną, korzystamy z tabeli i dobieramy jony, które po zmieszaniu utworzą związek trudno rozpuszczalny. Pamiętajmy, że chcemy otrzymać tylko jeden produkt trudno rozpuszczalny. Trzeba jednak pamiętać, że warunkiem wytrącenia osadu są odpowiednio dobrane stężenia reagentów. Jeżeli stężenia są zbyt małe, osad może się nie wytrącić.

RfmzOsqFaEhe61

Tabela rozpuszczalności soli i wodorotlenków w wodzie w temperaturze dwudziestu pięciu stopni Celsjusza. Z tabeli można odczytać, które substancje są dobrze rozpuszczalne w wodzie, co symbolizuje pusta komórka, praktycznie nierozpuszczalne w wodzie, co symbolizuje litera N, trudno rozpuszczalne w wodzie, osad wytrąca się przy odpowiednim stężeniu roztworu, co symbolizuje litera T, substancje rozkładające się lub takie, dla których substancja chemiczna nie została otrzymana, co symbolizuje znak minusa. Ponadto zaznaczono kolory otrzymywanych osadów. Aniony wypisane w kolumnie: wodorotlenkowy, chlorkowy, bromkowy, jodkowy, siarczkowy, azotanowy(<math aria‑label="pięć">V), siarczanowy(<math aria‑label="cztery">IV), siarczanowy(<math aria‑label="sześć">VI), węglanowy, krzemianowy, fosforanowy(<math aria‑label="pięć">V), chromianowy(<math aria‑label="sześć">VI), octanowy. Kationy wypisane w wierszu: amonu, potasu, magnezu, wapnia, baru, ołowiu, srebra, miedzi, cyny, glinu, cynku, żelaza(<math aria‑label="dwa">II), żelaza (<math aria‑label="trzy">III), manganu, kobaltu. Wszystkie sole amonowe oraz wodorotlenki: amonowe, sodowe, potasowe oraz azotany(<math aria‑label="pięć">V) są rozpuszczalne w wodzie, oprócz krzemianu amonowego, który to oznaczono znakiem minus. Dla magnezu do nierozpuszczalnych należą białe: wodorotlenek magnezu, węglan magnezu, krzemian magnezu, fosforan(<math aria‑label="pięć">V) magnezu. Pozostałe sole magnezu zawarte w tabeli są rozpuszczalne. Dla wapnia do nierozpuszczalnych należą białe: siarczan(<math aria‑label="cztery">IV) wapnia, węglan wapnia, krzemian wapnia i fosforan(<math aria‑label="pięć">V) wapnia. Do trudno rozpuszczalnych należą białe: wodorotlenek wapnia, siarczek wapnia, siarczan(<math aria‑label="sześć">VI) wapnia oraz żółty chromian(<math aria‑label="sześć">VI) wapnia. Pozostałe sole wapnia są rozpuszczalne. Dla baru jako nierozpuszczalne i białe należą: siarczan(<math aria‑label="cztery">IV) baru, siarczan(<math aria‑label="sześć">VI) baru, węglan baru, krzemian baru oraz fosforan(<math aria‑label="pięć">V) baru, a także żółty chromian(<math aria‑label="sześć">VI) baru. Pozostałe są rozpuszczalne. Dalej oznaczono nierozpuszczalne i białe związki ołowiu: wodorotlenek ołowiu, siarczan(<math aria‑label="cztery">IV) ołowiu oraz siarczan(<math aria‑label="sześć">VI) ołowiu, węglan ołowiu, krzemian ołowiu oraz fosforan(<math aria‑label="pięć">V) ołowiu, a także czarny siarczek ołowiu oraz żółte sole: jodek ołowiu i chromian(<math aria‑label="sześć">VI) ołowiu. Do trudno rozpuszczalnych i białych związków ołowiu zaliczono chlorek ołowiu oraz bromek ołowiu. Pozostałe sole są dobrze rozpuszczalne. Dla srebra do nierozpuszczalnych zaliczono brązowy chromian(<math aria‑label="sześć">VI) srebra, białe sole: chlorek i siarczan(<math aria‑label="cztery">IV) srebra, żółtawe sole: bromek srebra, jodek srebra, węglan srebra, krzemian srebra, żółty fosforan(<math aria‑label="pięć">V) srebra, a także czarny siarczek srebra. Do trudno rozpuszczalnych soli srebra należą: biały siarczan(<math aria‑label="sześć">VI) srebra. Pozostałe sole są dobrze rozpuszczalne. Komórka z wodorotlenkiem srebra posiada znak minus. Dla miedzi do nierozpuszczalnych zaliczono niebieskie: wodorotlenek miedzi, krzemian miedzi oraz fosforan(<math aria‑label="pięć">V) miedzi, czarny siarczek miedzi oraz brązowy chromian(<math aria‑label="sześć">VI) miedzi. Pozostałe sole miedzi są rozpuszczalne, z wyjątkiem jodku miedzi, węglanu miedzi oraz siarczanu(<math aria‑label="cztery">IV) miedzi, które posiadają znak minus. Dla cyny na drugim stopniu utlenienia do nierozpuszczalnych zaliczono białe: wodorotlenek cyny, krzemian cyny oraz fosforan(<math aria‑label="pięć">V) cyny, brązowo‑żółty siarczek cyny i brązowy chromian(<math aria‑label="sześć">VI) cyny. Pozostałe są dobrze rozpuszczalne, z wyjątkiem siarczanu(<math aria‑label="cztery">IV) cyny oraz węglanu cyny, które oznaczono znakiem minus. Dla glinu do nierozpuszczalnych i białych zaliczono: wodorotlenek glinu, krzemian glinu, fosforan(<math aria‑label="pięć">V) glinu oraz pomarańczowy chromian(<math aria‑label="sześć">VI) glinu. Pozostałe sole są dobrze rozpuszczalne z wyjątkiem oznaczonych znakiem minus: siarczku, siarczanu(<math aria‑label="cztery">IV) i węglanu(<math aria‑label="cztery">IV). Dla cynku na drugim stopniu utlenienia do nierozpuszczalnych zaliczono białe: wodorotlenek cynku, siarczek cynku, węglan cynku, krzemian cynku, fosforan(<math aria‑label="pięć">V) cynku. Do trudno rozpuszczalnych związków cynku zalicza się biały siarczan(<math aria‑label="cztery">IV) cynku, a także żółty chromian(<math aria‑label="sześć">VI) cynku. Pozostałe związki cynku są rozpuszczalne. Dla żelaza na drugim stopniu utlenienia do nierozpuszczalnych zaliczono jasnozielone: wodorotlenek żelaza(<math aria‑label="dwa">II), węglan żelaza(<math aria‑label="dwa">II), krzemian żelaza(<math aria‑label="dwa">II), a także czarny siarczek żelaza(<math aria‑label="dwa">II), zielony siarczan żelaza(<math aria‑label="dwa">II) i niebieski fosforan(<math aria‑label="pięć">V) żelaza(<math aria‑label="dwa">II). Pozostałe sole żelaza(<math aria‑label="dwa">II) są dobrze rozpuszczalne, z wyjątkiem chromianu(<math aria‑label="sześć">VI) żelaza(<math aria‑label="dwa">II), który posiada symbol minusa. Dla żelaza na trzecim stopniu utlenienia do nierozpuszczalnych zaliczono: brązowy wodorotlenek żelaza(<math aria‑label="trzy">III), czarny siarczek żelaza(<math aria‑label="trzy">III), żółte krzemian żelaza(<math aria‑label="trzy">III) i fosforan(<math aria‑label="pięć">V) żelaza(<math aria‑label="trzy">III), a także pomarańczowy chromian(<math aria‑label="sześć">VI) żelaza(<math aria‑label="trzy">III). Pozostałe sole są rozpuszczalne, z wyjątkiem jodku żelaza(<math aria‑label="trzy">III), siarczanu(<math aria‑label="cztery">IV) żelaza(<math aria‑label="trzy">III) oraz węglanu żelaza(<math aria‑label="trzy">III), które posiadają symbol minusa. Dla manganu na drugim stopniu utlenienia wśród nierozpuszczalnych wyróżnia się białe: wodorotlenek manganu(<math aria‑label="dwa">II), siarczan(<math aria‑label="cztery">IV) manganu(<math aria‑label="dwa">II), węglan manganu(<math aria‑label="dwa">II), różowe: siarczek manganu(<math aria‑label="dwa">II) i fosforan(<math aria‑label="pięć">V) manganu(<math aria‑label="dwa">II), czerwony krzemian manganu(<math aria‑label="dwa">II), brązowy chromian(<math aria‑label="sześć">VI) manganu(<math aria‑label="dwa">II). Pozostałe sole są dobrze rozpuszczalne. Dla kobaltu na drugim stopniu utlenienia wśród nierozpuszczalnych wyróżnia się: różowy wodorotlenek kobaltu(<math aria‑label="dwa">II), czarny siarczek kobaltu(<math aria‑label="dwa">II), czerwony siarczan(<math aria‑label="cztery">IV) kobaltu(<math aria‑label="dwa">II), jasnoróżowy węglan kobaltu(<math aria‑label="dwa">II), fioletowe: krzemian kobaltu(<math aria‑label="dwa">II) i fosforan(<math aria‑label="pięć">V) kobaltu(<math aria‑label="dwa">II), a także brązowy chromian(<math aria‑label="sześć">VI) kobaltu(<math aria‑label="dwa">II). Pozostałe sole są dobrze rozpuszczalne. — Rozpuszczalność soli i wodorotlenków w wodzie w temperaturze <math aria‑label="dwudziestu pięciu stopni Celsjusza">25°C
Źródło: GroMar Sp. z o.o., rozpuszczalność na podstawie: Mizerski W., *Tablice chemiczne*, Warszawa 2004; kolory osadów na podstawie: White W. E., *A Table of solubilities and colors of precipitates for use in a course in qualitative analysis*, „J. Chem. Educ.” 1931., licencja: CC BY-SA 3.0.

Reakcje strąceniowe są wykorzystywane w analizie jakościowej, w celu potwierdzenia obecności danego jonu w próbce.

Przykład 1

Wyobraź sobie, że dostajesz próbkę roztworu do analizy, w którym prawdopodobnie znajduje się sól srebra( $I$ ).

W jaki sposób sprawdzisz obecność jonów srebra w otrzymanej próbce?

Tutaj z pomocą przychodzą reakcje, w wyniku których otrzymasz osad o charakterystycznym wyglądzie. Dobrym przykładem jest powyższa reakcja otrzymywania chlorku srebra( $I$ ). Następnym jest reakcja otrzymywania jodku srebra( $I$ ) o charakterystycznym wyglądzie. Jodek srebra( $I$ ) otrzymuje się jako żółtawy osad. Jego obecność wskazuje, że w analizowanym roztworze znajdowała się sól srebra.

{Ag}^{+} + I^{-} \to AgI

Czy w wyniku wymieszania niektórych soli, może powstać osad jodku srebra( $I$ )? Korzystając z tabeli rozpuszczalności, należy wybrać dobrze rozpuszczalne sole, zawierające kation srebra oraz anion jodkowy, np. ${AgNO}_{3}$ i $KI$ .

R14gm5wmydVbF

Na zdjęciu znajdują się trzy probówki zawierające osady halogenków srebra. Od lewej jodek srebra AgI jasnożółty osad, dalej bromek srebra AgBr nieco jaśniejszy, bladożółty osad oraz ostatni chlorek srebra AgClbiały osad. — Zdjęcie przedstawia trzy roztwory srebra, od lewej $AgI$ , $AgBr$ i $AgCl$ .
Źródło: Cychr, licencja: CC BY-SA 3.0.

Przykład 2

Następnym przykładem barwnej reakcji strącania jest otrzymywanie trudno rozpuszczalnego, żółtego chromianu( $VI$ ) ołowiu( $II$ ). Reakcja przebiega po zmieszaniu roztworu azotanu( $V$ ) ołowiu( $II$ ) i chromianu( $VI$ ) potasu.

Ćwiczenie 2

Zapisz przebieg opisanej reakcji równaniem chemicznym w formie cząsteczkowej, jonowej pełnej i jonowej skróconej.

R1LbIpF5oV01j

RHajMYyx9qbsb

Zapis cząsteczkowy:

Pb {({NO}_{3})}_{2} + K_{2} {CrO}_{4} \to {PbCrO}_{4} ↓ + 2 {KNO}_{3}

Zapis jonowy pełny:

{Pb}^{2 +} + 2 {NO}_{3}^{-} + 2 K^{+} + {CrO}_{4}^{2 -} \to {PbCrO}_{4} ↓ + 2 K^{+} + 2 {NO}_{3}^{-}

Zapis jonowy skrócony:

{Pb}^{2 +} + {CrO}_{4}^{2 -} \to {PbCrO}_{4} ↓

Słownik

sól

związek chemiczny, który składa się z kationów i anionów reszty kwasowej

reakcje strąceniowe

reakcje chemiczne, w wyniku których powstają substancje trudno rozpuszczalne w wodzie

dysocjacja elektrolityczna

rozpad substancji chemicznej na jony dodatnie i ujemne pod wpływem rozpuszczalnika, np. wody

rozpuszczalność

określa maksymalną ilość substancji, jaka może się rozpuścić w
$100 g$ rozpuszczalnika w danej temperaturze i pod stałym ciśnieniem

Bibliografia

Atkins P., Jones L., Chemia ogólna: cząsteczki, materia, reakcje, Warszawa 2009.

Minczewski J., Marczenko Z., Chemia analityczna, Warszawa 2004.

Pac B., Zegar A., Podstawy klasyfikacji związków nieorganicznych w teorii i zadaniach, Kraków 2020.

Pac B., Zegar A., Reakcje w roztworach wodnych w teorii i zadaniach, Kraków 2020.

Wprowadzenie

Film samouczek

Czym jest reakcja strącenia?

W jaki sposób opisuje się reakcje strącenia?

Jak teoretycznie można przewidzieć przebieg reakcji strącenia?

W jaki sposób możemy teoretycznie przewidzieć, czy w danej reakcji wytrąci się osad?

Słownik

Bibliografia