Tinh thể kết tụ

Tinh thể kết tụ là hiện tượng chất rắn hình thành từ dung dịch khi xảy ra phản ứng hóa học trong dung dịch lỏng. Nếu không có tác động của trọng lực (lắng đọng) để kết nối các hạt rắn, chất trong dung dịch sẽ tồn tại dưới dạng huyền phù. Sau khi lắng đọng, đặc biệt là khi sử dụng phương pháp ly tâm trong phòng thí nghiệm để nén chúng thành khối, tinh thể kết tụ có thể được coi như 'viên'. Sự kết tủa có thể được sử dụng như một môi trường. Chất lỏng còn lại trên cùng được gọi là 'supernate' hoặc 'supernatant' (dịch nổi). Bột thu được từ quá trình kết tủa trong lịch sử được gọi là 'bông (tụ)'. Khi chất rắn xuất hiện dưới dạng sợi cellulose qua quá trình hóa học, quá trình này được gọi là sự tái sinh (regeneration).

Sự hình thành tinh thể kết tụ đôi khi cho thấy sự xuất hiện của phản ứng hóa học. Ví dụ, khi dung dịch bạc nitrat được thêm vào dung dịch natri chloride, phản ứng hóa học xảy ra tạo thành kết tủa màu trắng của bạc chloride. Hoặc khi dung dịch kali iodide phản ứng với dung dịch chì (II) nitrat, kết tủa màu vàng của chì (II) iodide sẽ hình thành.

Tinh thể kết tụ cũng có thể xảy ra nếu nồng độ hợp chất vượt quá khả năng tan của nó (khi trộn các dung môi hoặc thay đổi nhiệt độ của chúng). Sự kết tủa có thể xảy ra rất nhanh từ dung dịch bão hòa.

Danh từ này được Ủy ban Quốc gia Soạn thảo Danh từ Chuyên môn của Việt Nam Cộng hòa dịch là trầm hiện.

Ứng dụng

Các phản ứng kết tủa có thể được áp dụng trong việc tạo màu, loại bỏ muối khỏi nước trong quá trình xử lý nước thải, và trong phân tích định lượng các chất vô cơ truyền thống.

Kết tủa còn rất có ích trong việc tách các sản phẩm phản ứng trong quá trình xử lý. Trong điều kiện lý tưởng, sản phẩm của phản ứng sẽ không tan trong dung môi phản ứng, từ đó hình thành chất kết tủa và tạo ra các tinh thể tinh khiết. Ví dụ điển hình là sự tổng hợp porphyrin trong môi trường axit propionic. Khi làm lạnh hỗn hợp phản ứng đến nhiệt độ phòng, porphyrin sẽ kết tủa dưới dạng tinh thể, và sản phẩm có thể được thu hồi qua phương pháp lọc.

Sự kết tủa cũng có thể xảy ra khi thêm một phản dung môi (dung môi mà sản phẩm không hòa tan) vào hỗn hợp, làm giảm mạnh khả năng hòa tan của sản phẩm mong muốn. Sau đó, chất kết tủa có thể dễ dàng được tách ra bằng các phương pháp như lọc, rửa, hoặc ly tâm. Ví dụ là tổng hợp cromic tetraphenylporphyrin chloride: khi nước được thêm vào dung dịch DMF, sản phẩm sẽ kết tủa. Kết tủa cũng hữu ích trong việc tinh chế sản phẩm: bmim-Cl thô được hòa tan trong acetonitril và sau đó kết tủa khi chuyển vào etyl axetat. Một ứng dụng quan trọng khác của phản dung môi là kết tủa DNA bằng ethanol. Trong luyện kim, kết tủa từ dung dịch rắn cũng được dùng để tạo ra hợp kim bền cao; quá trình này gọi là solid solution strengthening.

Minh họa phương trình kết tủa

Ví dụ về phản ứng kết tủa: Khi dung dịch bạc nitrat (AgNO₃) được thêm vào dung dịch kali chloride (KCl), kết quả là chất kết tủa màu trắng bạc chloride (AgCl), (Zumdahl, 2005).

${\text{AgNO}}_3^{}+\text{KCl}⟶<!--\; ⟶\; -->\text{AgCl}\downarrow <!--\; \downarrow \; -->+{\text{KNO}}_3^{}$

Bạc chloride (AgCl) xuất hiện dưới dạng rắn cho phép quan sát rõ sự kết tủa.

Phản ứng này có thể được biểu diễn qua phương trình phản ứng ion dưới đây.

${\text{Ag}}^{+}+{\text{NO}}_3^{-<!--\; -\; -->}+{\text{K}}^{+}+{\text{Cl}}^{-<!--\; -\; -->}⟶<!--\; ⟶\; -->\text{AgCl}\downarrow <!--\; \downarrow \; -->+{\text{K}}^{+}+{\text{NO}}_3^{-<!--\; -\; -->}$

Phương trình ion được rút gọn như sau:

${\text{Ag}}^{+}+{\text{Cl}}^{-<!--\; -\; -->}⟶<!--\; ⟶\; -->\text{AgCl}\downarrow <!--\; \downarrow \; -->$

Ghi chú

Xem thêm

• Zumdahl, Steven S. (2005). Nguyên lý Hóa học (ấn bản lần thứ 5). New York: Houghton Mifflin. ISBN 0-618-37206-7.
• Smith, Mark (1993). Nguyên tắc Khoa học.

Liên kết bên ngoài

• http://www.answers.com/supernatant
• Các dụng cụ tiêu hóa Lưu trữ 2013-10-15 trên Wayback Machine
• Luận văn về sự hình thành mẫu trong các phản ứng kết tủa