Reakcje strąceniowe wykorzystywane są na codzień w wielu dziedzinach życia. Poznajmy przykłady ich zastosowania.

Woda morska jest m.in. źródłem jonów magnezu, które stanowią surowiec wyjściowy do otrzymywania metalicznego magnezu, a pośrednio — wodorotlenku magnezu.

RUqDZDNp6D18U

Na ilustracji widnieje białosrebrny kryształ brucytu o nieregularnym kształcie bryły.

Proces otrzymywania magnezu można przedstawić następującą sekwencją równań reakcji chemicznych:

1. W pierwszym etapie wodorotlenki alkaliczne reagują z jonami magnezu, obecnymi w wodzie. Powoduje to wytrącenie osadu wodorotlenku magnezu, który po odsączeniu ma postać białego proszku.

   ${\mathrm{Mg}}^{2+}+2 {\mathrm{OH}}^{-}\to \mathrm{Mg}{\left(\mathrm{OH}\right)}_2\downarrow$

2. Następnie wodorotlenek magnezu poddawany jest działaniu kwasu chlorowodorowego HCl.

3. W kolejnym etapie otrzymany chlorek magnezu poddaje się procesowi stapiania, a otrzymaną stopioną sól procesowi elektrolizy, który prowadzi z kolei do otrzymania magnezu.

   ${\mathrm{MgCl}}_2\stackrel{\mathrm{elektroliza}}{\to }\mathrm{Mg}+{\mathrm{Cl}}_{2 }\uparrow$

Wiele oczyszczalni ścieków wykorzystuje technologie oparte o reakcje strąceniowereakcja strąceniowareakcje strąceniowe. Zanim trafią one z powrotem do naturalnych zbiorników wodnych, wcześniej są poddawane wielu zabiegom, takim jak filtracjafiltracjafiltracja czy sedymentacjasedymentacjasedymentacja.

Największym źródłem zanieczyszczeń w ściekach są jony ortofosforanowe(V) (${\text{PO}}_4^{3-}$), które są przyczyną eutrofizacji wód. Jednym z powszechnych sposobów usuwania tych jonów ze ścieków jest dodanie wodorotlenku wapnia ${\text{Ca(OH)}}_2$, który w wodzie zamienia się w fosforan(V) wapnia. Gdy woda staje się bardziej zasadowa, jony wapnia reagują z jonami ortofosforanowymi(V) z wytworzeniem hydroksyapatytu, o nazwie systematycznej heksafosforan diwodorotlenek dekawapnia, ${\mathrm{Ca}}_{10}{\left({\mathrm{PO}}_4\right)}_6{\left(\mathrm{OH}\right)}_2$, który wytrąca się z roztworu:

Osad usuwany jest przez odsączenie, a woda włącza się z powrotem do obiegu. Do usuwania ortofosforanów(V) przez wytrącanie można również stosować inne chemikalia, w tym chlorek żelaza(III) ${\text{FeCl}}_3$ czy siarczan(VI) glinu ${\text{Al}}_2{\text{(SO}}_4{\text{)}}_3$. Oprócz ortofosforanów(V), na etapie oczyszczania ścieków strącane są w postaci siarczków również jony metali ciężkich, takie jak kadm, rtęć czy ołów.

Zakłady przemysłowe borykają się z problemem odpadów przemysłowych, w tym utylizacji związków metali ciężkich. Zazwyczaj jony metali ciężkich strącane są przy pomocy ługu sodowego (wodorotlenek sodu). Przykładem może być strącanie jonów ołowiu przy pomocy NaOH:

Coraz częściej, gdy niemożliwe jest wytrącenie osadu w postaci wodorotlenków, stosowane są nowoczesne odczynniki strącające, które selektywnie reagują z jonami metali ciężkich.

Takim przykładem jest sól trisodowa trójmerkaptotriazyny (skrót TMT), stosowana w postaci 15% roztworu.

R10BBqzzY20EJ

Ilustracja przedstawia wzór strukturalny, w sześcioczłonowym pierścieniu znajdują się naprzemiennie atomy węgla i azotu z również naprzemiennie ułożonymi wiązaniami podwójnymi i pojedynczymi. Od każdego węgla w pierścieniu odchodzi wiązanie pojedyncze do atomu siarki z ładunkiem ujemnym, obok siarki znajduje się kation sodu (wiązanie jonowe).

Działanie soli ${\mathrm{C}}_3{\mathrm{S}}_2{\mathrm{N}}_3{\mathrm{Na}}_3$ polega na wiązaniu jonów metali ciężkich, np. kadmu, miedzi, niklu, rtęci oraz ołowiu.

Oto przykład wiązania jonów rtęci przez ${\mathrm{C}}_3{\mathrm{S}}_2{\mathrm{N}}_3^{3-}$ (w skrócie ${\mathrm{TMT}}^{3-}$) w postaci jonowej skróconej:

Niektóre probówki do pobierania krwi zawierają sole, jak szczawian potasu (sól potasowa kwasu szczawiowego (etanodiowego) KIndeks dolny 2₂CIndeks dolny 2₂OIndeks dolny 4₄) lub cytrynian sodu (2‑hydroksypropano‑1,2,3‑trikarboksylan trisodu). Są to tzw. antykoagulanty, które łączą się z jonami ${\text{Ca}}^{2+}$, obecnymi w surowicy krwi, zapobiegając tym samym krzepnięciu krwi.
W próbówce, po pobraniu krwi, zachodzi reakcja pomiędzy jonami wapnia a szczawianem potasu, opisana równaniem reakcji:

W wyniku tego procesu tworzy się osad szczawianu wapnia, który następnie może zostać poddany procesowi wirowania, a pozostałość krwi jest poddawana szczegółowej diagnostyce.

R1cDMyfyE77Go

Ilustracja przedstawia kation wapnia 2+ po lewej stronie grafiki, po jego prawej stronie zaczyna się nawias kwadratowy, za którym w indeksie górnym widnieje ładunek 2-, wewnątrz nawiasu znajdują się dwa atomy węgla połączone wiązaniem pojedynczym, od obu węgli odchodzą po skosie po dwie linie pojedyncze do tlenu, wzdłuż tych czterech linii pojedynczych znajdują się też linie przerywane.

R1e9k4WrUeK8s

Ilustracja przedstawia 5 węglowy łańcuch główny, na jego końcach znajdują się grupy estrowe złożone z grupy karboksylowej i sodu (przy tlenie widnieje ładunek ujemny w kółku, a przy sodzie ładunek dodatni w kółku). Od trzeciego (środkowego) atomu węgla odchodzi wiązanie do grupy hydroksylowej i grupy estrowej -COONa, z identycznie jak na końcach opisanymi ładunkami.

R1CDoCucxDdw8

Ilustracja przedstawia statyw z ustawionymi kilkunastoma probówkami z pobraną krwią z naklejonym kodem kreskowym zakręcone żółtymi i fioletowymi nakrętkami, ustawiony na białym blacie. W tle widnieją tryskawki z wodą i odczynniki.

R1f0ojAOHJKbg

Ilustracja przedstawia blat, na którym stoi otwarta prostokątna wirówka z pokrętłem do otwierania i zamykania pokrywy na białej obudowie, wewnątrz znajduje się owalny element z otworami na probówki (rotor), porządkujący je wszystkie pod kątem do siły odśrodkowej, wokół wnęki na rotor znajduje się uszczelniająca guma, obok niej narysowana jest strzałka informująca o kierunku, w którym kręci się rotor po włączeniu. Po lewej stronie blatu wisi biały fartuch a po prawej wirówki widoczne są kable.

Choć tradycyjna fotografia w dużej mierze wyparta została przez fotografię cyfrową, w celach artystycznych wciąż stosuje się metodę analogową. Jednym z częstszych zabiegów jest stosowanie klisz z bromkiem srebra. Aby je utworzyć, miesza się azotan(V) srebra z bromkiem potasu oraz żelatyną. W wyniku reakcji:

tworzy się osad drobnych kryształków bromku srebra. Następnie powleka się go cienką folią.

Czy wiesz, w jaki sposób zachodzi proces odzysku srebra z roztworów używanych w fotografii?

Po wywołaniu filmu, każdy nienaświetlony bromek srebra musi zostać usunięty w procesie zwanym „utrwalaniem”. W przeciwnym razie cały film stałby się czarny. Bromek srebra nie w wodzie, za to w rozcieńczonym roztworze tiosiarczanu sodu (${\mathrm{Na}}_2{\mathrm{S}}_2{\mathrm{O}}_3$) rozpuszcza się z powodu tworzenia się jonów $[\mathrm{Ag}{(\mathrm{S}}_{}$${{}_2{\mathrm{O}}_3)}_2{]}^{3-}$.

Po przemyciu filmu roztworem tiosiarczanu, nienaświetlony bromek srebra rozpuszcza się, pozostawiając wzór granulek metalicznego srebra na kliszy. Jest to tzw. negatyw.

Słownik

Bibliografia

Encyklopedia PWN

Lipiec T., Szmal Z., Chemia analityczna z elementami analizy instrumentalnej, Warszawa 1980.

Minczewski J., Marczenko Z., Chemia analityczna. T.2. Chemiczne metody analizy ilościowej, Warszawa 2011, wyd. 10.

Wachowski L., Kirszensztejn P., Ćwiczenia z podstaw chemii środowiska, Poznań 1999.

Instrukcja do ćwiczeń: Usuwanie związków fosforu z wód mineralnych metodą wtraćania, na podstawie:Ćwiczenia z podstaw chemii środowiska, pod. red. L. Wachowskiego, P. Kirszensztejn, Poznań 1999., online: http://www.chemia.uni.lodz.pl/kchogin/dydaktyka/chemia_srodowiska/pdf/08.pdf