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

bg‑cyan

Otrzymywanie wodorotlenku magnezu z wody morskiej

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

RUqDZDNp6D18U
Kryształy brucytu – forma mineralna Mg(OH)2
Źródło: Rob Lavinsky, dostępny w internecie: en.wikipedia.org, licencja: CC BY-SA 3.0.

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.

    Mg2++2 OH-Mg(OH)2
  2. Następnie wodorotlenek magnezu poddawany jest działaniu kwasu chlorowodorowego HCl.

Mg(OH)2+2 HClMgCl2+2 H2O
  1. W kolejnym etapie otrzymany chlorek magnezu poddaje się procesowi stapiania, a otrzymaną stopioną sól procesowi elektrolizy, który prowadzi z kolei do otrzymania magnezu.

    MgCl2elektrolizaMg+Cl2 
bg‑cyan

Oczyszczanie ścieków

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.

ReZJ0bvLDqzH41
Ilustracja przedstawia budynki i walcowate zbiorki oczyszczalni ścieków, a także podłużne zbiorki połączone metalowymi rurami przez, które płynie woda. W tle po prawej stronie ilustracji widnieje wysoki pagórek i a po lewej i w centrum widać ośnieżone szczyty gór.
Oczyszczalnia ścieków w Szwajcarii
Źródło: dostępny w internecie: www.pixabay.com, domena publiczna.

Największym źródłem zanieczyszczeń w ściekach są jony ortofosforanowe(V) ( PO 4 3 ), które są przyczyną eutrofizacji wód. Jednym z powszechnych sposobów usuwania tych jonów ze ścieków jest dodanie wodorotlenku wapnia 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, Ca10(PO4)6(OH)2, który wytrąca się z roztworu:

10Ca2++6PO43-+2OH-Ca10(OH)2(PO4)6

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) FeCl 3  czy siarczan(VI) glinu Al 2 (SO 4 ) 3 . Oprócz ortofosforanów(V), na etapie oczyszczania ścieków strącane są w postaci siarczków również jony metali ciężkich, takie jak kadm, rtęć czy ołów.

bg‑cyan

Usuwanie metali ciężkich

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:

Pb2++2OH-Pb(OH)2
RJmfif5fKQanW1
Zdjęcie przedstawia kilkanaście niebieskich i bordowych powiązanych ze sobą beczek ustawionych na drewnianych paletach w dwóch piętrach. W tle rozciąga się pustynia.
Wiele zakładów przemysłowych stosuje w swoich technologiach związki metali ciężkich. Do składowania i transportu odpadów, które właśnie je zawierają, stosuje się specjalne pojemniki.
Źródło: dostępny w internecie: www.wikipedia.org, domena publiczna.

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
Sól trisodowa trójmerkaptotriazyny (TMT)
Wzór sumaryczny: C3S3N3Na3
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Działanie soli C3S2N3Na3 polega na wiązaniu jonów metali ciężkich, np. kadmu, miedzi, niklu, rtęci oraz ołowiu.

Oto przykład wiązania jonów rtęci przez C3S2N33- (w skrócie TMT3-) w postaci jonowej skróconej:

3 Hg2++2 TMT3-Hg3TMT2
bg‑cyan

Analityka medyczna

Niektóre probówki do pobierania krwi zawierają sole, jak szczawian potasu (sól potasowa kwasu szczawiowego (etanodiowego) KIndeks dolny 2CIndeks dolny 2OIndeks dolny 4) lub cytrynian sodu (2‑hydroksypropano‑1,2,3‑trikarboksylan trisodu). Są to tzw. antykoagulanty, które łączą się z jonami 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:

Ca2++K2C2O42 K++Ca2C2O4

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

bg‑cyan

Fotografia

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:

AgNO3+KBrAgBr+KNO3

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 (Na2S2O3) rozpuszcza się z powodu tworzenia się jonów [Ag(S2O3)2]3.

Ag++2 S2O32-[Ag(S2O3)2]3 

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

RPoQelHxKUsSD1
Proces powstawania obrazu na kliszy fotograficznej
Źródło: GroMar Sp. z o.o., na podstawie chem.libretexts.org, licencja: CC BY-SA 3.0.
1
Polecenie 1

Na postawie informacji zawartych w tekście, wykonaj mapę myśli, w której przedstawisz zastosowania reakcji strąceniowych oraz wskażesz najważniejsze pojęcia.

RJPYGvHShgBDd
Wybierz jedno nowe słowo poznane podczas dzisiejszej lekcji i ułóż z nim zdanie.
RNyBcfyH6yy9N
(Uzupełnij).

Słownik

odczynnik selektywny
odczynnik selektywny

odczynnik, który reaguje z niewielką liczbą jonów, atomów, cząsteczek; reaguje w określonych warunkach

reakcja strąceniowa
reakcja strąceniowa

reakcja zachodząca pomiędzy określonymi jonami, w wyniku której wytrąca się osad

sedymentacja
sedymentacja

(łac. sedimentum „osad”) zjawisko samorzutnego opadania cząstek ciała stałego rozproszonego  w cieczy na skutek działania siły ciężkości

filtracja
filtracja

(łac. filtrare, od filtrum, „cedzidło”) proces mechanicznego oddzielania substancji stałej od cieczy, na skutek działania porowatej przegrody filtracyjnej – np. sączka

dysocjacja elektrolityczna
dysocjacja elektrolityczna

(łac. dissociatio, „rozdzielenie”) samorzutny proces rozpadu cząsteczek elektrolitów (kwasów, zasad, soli) w roztworach na dodatnio i ujemnie naładowane cząstki, tj. jony, pod wpływem działania rozpuszczalnika

mocny elektrolit
mocny elektrolit

(gr. ḗlektron „bursztyn”, lytós „rozpuszczalny”) związki, które w roztworze wodnym dysocjują całkowicie na jony

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