化学における沈殿物と沈殿反応

沈殿物とは?

沈殿物の定義は、溶液から沈殿する (出てくる) 固体です。化学では、通常、固体は沈殿反応によって形成されます。固体は、温度の変化や、化合物の溶解度に影響を与えるその他の環境変化によっても形成されます。固体化合物は、溶液中に懸濁したままになるか、容器の底に落ちることがあります。

沈殿物は、化学の動詞としても使用できます。沈殿とは、化合物が溶液中で水性から固体生成物を形成する行為です。これらは沈殿反応とも呼ばれます。

沈殿反応とは?

沈殿反応の定義は、2 つ (またはそれ以上) の可溶性塩が反応して不溶性生成物を形成する場合です。反応物は溶液中のイオンです。不溶性生成物は沈殿物と呼ばれます。塩はイオン化合物です。

多くの場合、沈殿反応は「二重置換反応」です。それは、可溶性の 2 つの塩が存在する場合であり、一方の陽イオンが他方の陰イオンと結合すると、不溶性の固体生成物を形成します。陽イオンと陰イオンの他の対は、可溶性であってもなくてもよい。このタイプの反応は、次の形式を取ります。

AB(aq) + CD(aq) –> AD(s) + BC(s or aq)

沈殿反応を行うには、AD または CB のいずれかが不溶性固体になります。 AB と CD は、どちらも水溶液中のイオン性化合物です。

沈殿反応では、形成された沈殿物が溶液中に懸濁したままになるか、底に沈むことがあります。次いで、濾過、デカンテーション、遠心分離などの様々な手段によって、固体粒子を溶液から除去することもできる。残った液体は上澄みと呼ばれます。

これらの反応は、一般に溶液中のイオンを特定するために使用されます。

沈殿反応の見分け方

沈殿反応では、常に固体の生成物が得られます。反応物は、通常、２つ以上のイオン水性分子である。製品にはしっかりした製品が含まれている必要があります。

沈殿反応の最も一般的な形式は次のとおりです。

A(aq) + B(aq) –> AB(s)

Ag(aq) + Cl(aq) –> AgCl(s)

反応物は、溶液中のイオン化合物でなければなりません。したがって、すべてのコンポーネントを含む反応は次のようになります:

AC(aq) + BD(aq) –> AD(s) + B(aq) + C(aq)

AgNO₃ (aq) + NaCl (aq) –> AgCl(s) + Na(aq) + NO₃ (aq)

反応物は水性であり、溶液中のイオンを知りたいので、反応をイオンで書くのが一般的です。この形式は完全なイオン方程式と呼ばれます:

Ag(aq) + NO₃ (aq) + Na(aq) + Cl(aq) –> AgCl(s) + Na(aq) + NO₃ (aq)

この方程式をさらに単純化するには、反応物側と生成物側の両方に現れるイオンを取り除きます。これは、それらが反応の一部ではないことを示しているからです。これらのイオンはスペクテーター イオンとも呼ばれます。残ったものは、正味のイオン方程式と呼ばれます。

正味のイオン方程式は、正確であるためにバランスが取れていなければなりません。各元素の電荷と原子数のバランスがとれていなければなりません。

溶解度ルールとは?

これらは、どの化合物が沈殿物を形成するかに関する一般的なガイドラインまたは規則です。優れたリソースは、適切な溶解度表または溶解度チャートを見つけることです。さまざまな化合物の溶解度について学ぶことができる一般的な規則もいくつかあります。

1. アルカリ金属 (グループ I) は溶けます。
2. 硝酸塩、酢酸塩、塩素酸塩、過塩素酸塩は一般的に可溶性です。
3. 塩化物、臭化物、およびヨウ化物は、Ag、Pb、および Hg₂ を除くと可溶です .
4. ほとんどの銀塩は不溶性です。 2 つの主な例外は、酢酸銀と硝酸銀です。
5. Ca、Sr、Ba、Pb、および Ag を除いて、硫酸塩は可溶性です。
6. 水酸化物は、アルカリ金属を除いて不溶性です。水酸化物はアルカリ土類金属にわずかに溶けます。
7. 硫化物は、アルカリ金属とアルカリ土類金属以外は不溶です。
8. アルカリ金属とアンモニウムを除いて、炭酸塩、クロム酸塩、リン酸塩、フッ化物はすべて不溶です。

完全な溶解度チャートとどの化合物が溶解するかについての説明は、溶解度ルールのチュートリアルにあります。

これらの化合物に名前を付ける方法については、「イオン化合物の命名」チュートリアルをお読みください!

沈殿反応の使用と実際の例

沈殿反応は、特定のイオンが溶液中に存在するかどうかを識別するために一般的に使用されます。たとえば、溶液中に鉛 (Pb) が存在するかどうかを判断するには、塩化物または水酸化物を含む溶液を加えることができます。鉛は PbCl₂ として沈殿します。 または Pb(OH)₂ 鉛が存在することを示します。さらに、これらのテストは化学実験室でも一般的に使用されています。これらのテストでは、一連の化合物を追加して、存在するイオンを推測できます。

自然はまた、いくつかのクールな沈殿物構造を作ります。深海の熱水噴出孔の近くでは、多くの鉱物、特に硫化物が沈殿し、海底に巨大な煙突を残します。

沈殿反応の例の問題

問題＃1

次の沈殿反応の例で沈殿物を予測してください。

1. AgF(aq) + CaCl₂ (aq)
2. AgClO₃ (aq) + CaI₂ (aq)
3. LiNO₃ (aq) + Na₂ CO₃ (aq)
4. BaCl₂ (aq) + K2 SO₃ (aq)
5. ZnF₂ およびMgSO₃

答え:

可能な製品を以下に示します。溶解度ルールまたは溶解度表を見ることで、どれが沈殿物を形成するかを確認できます。

ＡｇＣｌは沈殿物である。他の可能性のある製品は CaF₂ です
1. AgI は沈殿物です。他の可能な生成物は Ca(ClO₃ )₂
2. 沈殿物なし。考えられる 2 つの生成物は LiCO₃ です。 と NaNO₃ どちらも不溶性ではありません。どちらも溶けます。したがって、これは実際には沈殿反応ではありません。
3. BaSO₃ が沈殿物です。他の可能性のある生成物は、可溶性の KCl です。
4. MgF₂ およびZnSO₃ は両方ともこの反応の沈殿物です。

問題 2

Mg が存在するかどうかを判断するために、溶液に何を追加しますか?

Mg が存在するかどうかを簡単に判断するには、Mg と結合すると沈殿するイオンを追加します。溶解度の規則を知っていると、F、OH、CO₃ 、および PO₄ すべて沈殿物の原因となります。これらのイオンを直接追加することはできません。代わりに、それらが溶ける陽イオンと組み合わせて塩を作る必要があります.この要件には多くのオプションがあります。いくつかの可能性は NaF、NH₄ です F、Ba(OH)₂ 、LiOH、Li₂ CO₃ 、K3 PO₄ 、および Na₃ PO₄ .

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