The Endapan atau presipitasi kimia adalah suatu proses yang terdiri dalam pembentukan padat tidak larut dari campuran dua solusi homogen. Berbeda dengan presipitasi hujan dan salju, dalam jenis presipitasi ini “hujan padat” dari permukaan cairan.
Dalam dua larutan homogen, ion dilarutkan dalam air. Ketika ini berinteraksi dengan ion lain (pada saat pencampuran), interaksi elektrostatisnya memungkinkan pertumbuhan kristal atau padatan agar-agar. Karena efek gravitasi, padatan ini akhirnya mengendap di bagian bawah bahan kaca.
Presipitasi diatur oleh keseimbangan ionik, yang bergantung pada banyak variabel: dari konsentrasi dan sifat spesies yang menghalangi hingga suhu air dan waktu kontak yang diizinkan antara zat padat dengan air.
Selain itu, tidak semua ion mampu membentuk kesetimbangan ini, atau yang sama, tidak semua dapat menjenuhkan larutan pada konsentrasi yang sangat rendah. Misalnya, untuk mengendapkan NaCl, air perlu diuapkan atau ditambahkan lebih banyak garam.
Larutan jenuh berarti ia tidak dapat melarutkan padatan lagi, sehingga mengendap. Karena alasan inilah curah hujan juga merupakan tanda yang jelas bahwa larutan tersebut jenuh.
Reaksi presipitasi
Mempertimbangkan larutan dengan ion A terlarut dan yang lainnya dengan ion B, ketika dicampur, persamaan reaksi kimia memprediksi:
A + (ac) + B - (ac) <=> AB (s)
Namun, "hampir" mustahil bagi A dan B untuk menyendiri pada awalnya, perlu disertai ion lain dengan muatan berlawanan.
Dalam hal ini, A + membentuk senyawa larut dengan C - spesies , dan B - melakukan hal yang sama dengan D + spesies . Jadi, persamaan kimianya sekarang menambahkan spesies baru:
AC (ac) + DB (ac) <=> AB (s) + DC (ac)
Spesies A + menggantikan Spesies D + untuk membentuk AB padat; pada gilirannya, spesies C - menggantikan B - membentuk DC padat terlarut.
Artinya, terjadi perpindahan ganda (reaksi metatesis). Jadi reaksi pengendapan merupakan reaksi perpindahan ion ganda.
Untuk contoh pada gambar di atas, gelas kimia tersebut berisi kristal emas timbal (II) iodida (PbI 2 ), hasil dari apa yang disebut reaksi "pancuran emas":
Pb (NO 3 ) 2 (ac) + 2KI (aq) => PbI 2 (s) + 2KNO 3 (aq)
Berdasarkan persamaan sebelumnya, A = Pb 2+ , C - = NO 3 - , D = K + dan B = I - .
Pembentukan endapan
Dinding gelas kimia menunjukkan air yang terkondensasi dari panas yang menyengat. Untuk tujuan apa air dipanaskan? Untuk memperlambat proses pembentukan kristal PbI 2 dan menonjolkan efek pancuran emas.
Saat bertemu dengan dua anion I - , kation Pb 2+ membentuk inti kecil dari tiga ion, yang tidak cukup untuk membangun kristal. Demikian pula, di daerah lain larutan ion lain juga berkumpul untuk membentuk inti; Proses ini dikenal sebagai nukleasi.
Inti ini menarik ion lain, dan dengan demikian tumbuh membentuk partikel koloid, bertanggung jawab atas kekeruhan kuning pada larutan.
Dengan cara yang sama, partikel-partikel ini berinteraksi dengan yang lain untuk menghasilkan gumpalan, dan gumpalan ini dengan yang lain, untuk akhirnya menghasilkan endapan.
Namun, jika ini terjadi, endapannya berbentuk agar-agar, dengan petunjuk terang dari beberapa kristal yang "mengembara" melalui larutan. Ini karena laju nukleasi lebih besar daripada pertumbuhan inti.
Di sisi lain, pertumbuhan maksimum sebuah inti direfleksikan dalam kristal yang cemerlang. Untuk menjamin kristal ini, larutan harus sedikit jenuh, yang dicapai dengan menaikkan suhu sebelum pengendapan.
Jadi, saat larutan mendingin, inti memiliki waktu yang cukup untuk tumbuh. Selain itu, karena konsentrasi garam tidak terlalu tinggi, suhu mengontrol proses nukleasi. Akibatnya, kedua variabel menguntungkan penampilan kristal PbI 2 .
Produk kelarutan
PbI 2 membentuk kesetimbangan antara PbI dan ion-ion dalam larutan:
PbI 2 (s) <=> Pb 2+ (ac) + 2I - (ac)
Konstanta kesetimbangan ini disebut konstanta hasil kali kelarutan, K ps . Istilah "hasil kali" mengacu pada perkalian konsentrasi ion yang menyusun padatan:
K ps = 2
Di sini zat padat terdiri dari ion-ion yang dinyatakan dalam persamaan; Namun, itu tidak mempertimbangkan padatan dalam perhitungan ini.
Konsentrasi ion Pb 2+ dan ion I - sama dengan kelarutan PbI 2 . Artinya, dengan menentukan kelarutan salah satunya, kelarutan yang lain dan konstanta K ps dapat dihitung .
Untuk apa nilai K ps untuk senyawa larut air rendah? Ini adalah ukuran derajat ketidaklarutan senyawa pada suhu tertentu (25ºC). Jadi, semakin kecil K ps , semakin tidak larut.
Oleh karena itu, dengan membandingkan nilai ini dengan nilai senyawa lainnya, dapat diprediksi pasangan mana (misalnya AB dan DC) yang akan mengendap lebih dulu. Dalam kasus senyawa hipotetis DC, K ps-nya mungkin sangat tinggi sehingga membutuhkan konsentrasi D + atau C - yang lebih tinggi dalam larutan untuk mengendap .
Ini adalah kunci dari apa yang dikenal sebagai presipitasi fraksional. Juga, mengetahui K ps untuk garam tak larut, jumlah minimum untuk mengendapkannya dalam satu liter air dapat dihitung.
Namun, dalam kasus KNO 3 tidak ada kesetimbangan seperti itu, sehingga tidak memiliki K ps . Faktanya, ini adalah garam yang sangat larut dalam air.
Contoh
Reaksi presipitasi adalah salah satu proses yang memperkaya dunia reaksi kimia. Beberapa contoh tambahan (selain golden shower) adalah:
AgNO 3 (aq) + NaCl (aq) => AgCl (s) + NaNO 3 (aq)
Gambar di atas mengilustrasikan pembentukan endapan perak klorida putih. Secara umum, sebagian besar senyawa perak memiliki warna putih.
BaCl 2 (aq) + K 2 SO 4 (aq) => BaSO 4 (s) + 2KCl (aq)
Endapan putih berbentuk barium sulfat.
2CuSO 4 (aq) + 2NaOH (aq) => Cu 2 (OH) 2 SO 4 (s) + Na 2 SO 4 (aq)
Endapan kebiruan dari tembaga (II) sulfat dibasa.
2AgNO 3 (aq) + K 2 CrO 4 (aq) => Ag 2 CrO 4 (s) + 2KNO 3 (aq)
Endapan oranye dari bentuk kromat perak.
CaCl 2 (aq) + Na 2 CO 3 (aq) => CaCO 3 (s) + 2NaCl (aq)
Endapan putih kalsium karbonat, juga dikenal sebagai batu kapur, terbentuk.
Fe (NO 3 ) 3 (aq) + 3NaOH (aq) => Fe (OH) 3 (s) + 3NaNO 3 (aq)
Akhirnya, endapan jingga dari besi (III) hidroksida terbentuk. Dengan cara ini, reaksi pengendapan menghasilkan senyawa apa pun.
Referensi
- Day, R., & Underwood, A. Quantitative Analytical Chemistry (edisi ke-5). PEARSON Prentice Hall, hlm 97-103.
- Der Kreole. (6 Maret 2011). Hujan emas. . Diperoleh pada 18 April 2018, dari: commons.wikimedia.org
- Anne Marie Helmenstine, Ph.D. (9 April 2017). Definisi Reaksi Presipitasi. Diperoleh pada 18 April 2018, dari: thinkco.com
- Prinsip le Châtelier: Reaksi Curah Hujan. Diperoleh pada 18 April 2018, dari: digipac.ca
- Prof. Botch. Reaksi Kimia I: Persamaan ionik bersih. Diperoleh pada 18 April 2018, dari: lecturedemos.chem.umass.edu
- Luisbrudna. (8 Oktober 2012). Perak klorida (AgCl). . Diperoleh pada 18 April 2018, dari: commons.wikimedia.org
- Whitten, Davis, Peck & Stanley. Kimia. (Edisi ke-8). CENGAGE Learning, hlm 150, 153, 776-786.