úvod
V jednej kvapke vody sa stretne jodid draselný s dusičnanom olovnatým a na rozhraní sa okamžite objaví žiarivo žltý oblak. Oba roztoky boli číre a bezfarebné, a predsa vznikla nová farebná látka. V tejto lekcii zistíš, prečo niektoré dvojice roztokov vytvoria zrazeninu a iné nie a odkiaľ sa berú sýte farby komplexov.
teória
Zrazenina ako znak reakcie
Zrazenina je nerozpustná tuhá látka, ktorá vznikne pri reakcii v roztoku. Najprv roztok zakalí, potom sa jej drobné kryštáliky zhlukujú a klesajú na dno. Dá sa oddeliť filtráciou. Vznik zrazeniny je jeden zo znakov chemickej reakcie, podobne ako vznik plynu alebo zmena farby.
- Keď vydychujeme cez slamku do vápennej vody, zakalí sa bielym uhličitanom vápenatým. Takto dokazujeme oxid uhličitý.
- Dusičnan strieborný vytvorí s chloridmi bielu zrazeninu chloridu strieborného, preto ním kontrolujeme chloridy vo vode.
- Chlorid bárnatý vytvorí so síranmi bielu zrazeninu síranu bárnatého.
- Síran meďnatý s hydroxidom sodným dá svetlomodrú zrazeninu hydroxidu meďnatého.
- Pri zlatom daždi vzniká žltý jodid olovnatý.
- Vodný kameň v kanvici je uhličitan vápenatý, ktorý sa vylúči z tvrdej vody pri varení.
Zrážacia reakcia je podvojná zámena: dve zlúčeniny si vymenia časti a jedna z nových látok je nerozpustná. Typy reakcií opakuje lekcia Typy chemických reakcií.
teória
Prečo zrazenina vznikne
Soli sa vo vode rozpadajú na ióny, ktoré sa voľne pohybujú v roztoku. Keď zmiešame dva roztoky, ióny sa premiešajú. Ak sa stretnú katión a anión, ktoré spolu tvoria nerozpustnú látku, spoja sa, vytvoria kryštáliky a vznikne zrazenina. Ak je ich zlúčenina rozpustná, ióny plávajú ďalej oddelene a navonok sa nič nedeje.
Na zapamätanie stačí niekoľko pravidiel:
- Vždy rozpustné sú soli sodíka, draslíka a amónne soli a všetky dusičnany. S nimi zrazenina nevznikne.
- Väčšina chloridov, jodidov a síranov je rozpustná. Výnimkou sú chlorid a jodid strieborný, jodid olovnatý a síran bárnatý.
- Uhličitany a hydroxidy väčšiny kovov sú nerozpustné. Výnimkou sú opäť soli sodíka a draslíka.
Podrobnejšia tabuľka rozpustnosti uvádza aj málo rozpustné látky: chlorid olovnatý, síran vápenatý (sadra) a hydroxid vápenatý sa vyzrážajú len z koncentrovanejších roztokov. Hydroxid bárnatý je rozpustný a je to silná zásada.
Reakciu zapíšeme aj iónovo. Pri zmiešaní roztokov dusičnanu strieborného a chloridu sodného:
- úplný iónový zápis: Ag⁺ + NO₃⁻ + Na⁺ + Cl⁻ → AgCl(s) + Na⁺ + NO₃⁻
- skrátený iónový zápis: Ag⁺ + Cl⁻ → AgCl(s)
Ióny Na⁺ a NO₃⁻ sa reakcie nezúčastnia, sú to divákové ióny a do skráteného zápisu ich nepíšeme.
Aj „nerozpustná“ látka sa trochu rozpúšťa a nad zrazeninou sa ustáli rovnováha AgCl(s) ⇌ Ag⁺ + Cl⁻. Jej rovnovážna konštanta je súčin rozpustnosti Kₛ = [Ag⁺] · [Cl⁻] = 1,8 · 10⁻¹⁰ pri 25 °C. Zrazenina vznikne, keď súčin koncentrácií iónov v roztoku prekročí Kₛ. Ako sa rovnováhy posúvajú, vysvetľuje lekcia Chemická rovnováha.
teória
Farebné zrazeniny
| Zrazenina | Farba | Vznikne z |
|---|---|---|
| chlorid strieborný AgCl | biela | Ag⁺ a Cl⁻ |
| jodid strieborný AgI | žltá | Ag⁺ a I⁻ |
| jodid olovnatý PbI₂ | žiarivo žltá | Pb²⁺ a I⁻ |
| síran bárnatý BaSO₄ | biela | Ba²⁺ a SO₄²⁻ |
| uhličitan vápenatý CaCO₃ | biela | Ca²⁺ a CO₃²⁻ |
| hydroxid meďnatý Cu(OH)₂ | svetlomodrá | Cu²⁺ a OH⁻ |
| hydroxid železitý Fe(OH)₃ | hrdzavohnedá | Fe³⁺ a OH⁻ |
| hydroxid nikelnatý Ni(OH)₂ | zelená | Ni²⁺ a OH⁻ |
| berlínska modrá | tmavomodrá | Fe³⁺ a [Fe(CN)₆]⁴⁻ |
Podľa farby zrazeniny chemici zisťujú, aké ióny sú v neznámom roztoku. Tmavomodrý pigment berlínska modrá sa kedysi používal aj na kopírovanie technických výkresov, takzvané modré kópie. V chemickej záhradke rastú z kryštálikov solí vo vodnom skle farebné „rastliny“ z nerozpustných kremičitanov.
teória
Komplexné zlúčeniny
Niektoré katióny kovov na seba naviažu niekoľko molekúl alebo iónov a vytvoria komplex. Komplexy bývajú výrazne sfarbené:
- Roztok síranu meďnatého je modrý, lebo katión medi obklopujú molekuly vody. Po pridaní amoniaku vznikne sýtomodrý komplex s amoniakom, ako v pokuse Výroba komplexu amoniaku z medenej mince.
- Železité katióny dajú s tiokyanatanom krvavočervený komplex, preto pokus nesie názov umelá krv.
- Kobalt tvorí ružový komplex s vodou a modrý s chloridmi, ako v lekcii Chemická rovnováha.
- V prírode sú komplexmi hemoglobín v krvi so železom a zelený chlorofyl s horčíkom.
Komplex tvorí centrálny atóm alebo katión a naň naviazané ligandy, molekuly alebo anióny s voľným elektrónovým párom (H₂O, NH₃, Cl⁻, CN⁻, SCN⁻). Počet ligandov priamo naviazaných na centrálny atóm je koordinačné číslo, najčastejšie 4 alebo 6. Ako komplexy pomenovať, ukazuje lekcia Komplexné zlúčeniny.
Komplexotvorné reakcie:
- Cu²⁺ + 4 NH₃ → [Cu(NH₃)₄]²⁺ (sýtomodrý)
- Fe³⁺ + SCN⁻ → [Fe(SCN)]²⁺ (krvavočervený, dôkaz železitých iónov)
Vznik komplexu môže rozpustiť zrazeninu, lebo odoberie z roztoku katióny kovu a rovnováha nad zrazeninou sa posunie k rozpúšťaniu:
- AgCl(s) + 2 NH₃ → [Ag(NH₃)₂]⁺ + Cl⁻
- Cu(OH)₂(s) + 4 NH₃ → [Cu(NH₃)₄]²⁺ + 2 OH⁻
- Zn(OH)₂(s) + 2 OH⁻ → [Zn(OH)₄]²⁻
teória
Vyskúšaj si zrážanie
vyskúšaj si
Zrazenina alebo nie?
Vyber jeden roztok z každého stojana.
0 / 0Roztok s katiónom
Roztok s aniónom
vyber dva roztoky
Vyber jeden roztok s katiónom a jeden s aniónom, tipni, či vznikne zrazenina, a roztoky zmiešaj. Pomôžu ti pravidlá rozpustnosti vyššie. Vyskúšané dvojice sa ti zapisujú pod skúmavku, takže si postupne poskladáš vlastnú tabuľku.
V stojane sú navyše katióny horčíka, zinku, niklu a kobaltu. Po zmiešaní uvidíš skrátený iónový zápis a divákové ióny. Nájdi aj dvojice, pri ktorých prebehne redoxná reakcia namiesto obyčajného zrážania.
rozšírenie Jedovaté bárium, ktoré pacienti pijú
Rozpustné soli bária, napríklad chlorid bárnatý, sú jedovaté. Napriek tomu pacienti pred röntgenom žalúdka a čriev vypijú hustú bielu kašu so síranom bárnatým. Ako je to možné?
Síran bárnatý je taký nerozpustný, že sa ho v tráviacom trakte rozpustí len nepatrné množstvo a telo ho nevstrebe. Prejde tráviacou rúrou a vylúči sa. Bárium pritom silno pohlcuje röntgenové žiarenie, a tak na snímke vykreslí tvar žalúdka a čriev. Celé to stojí na tom, že lekárne dodávajú čistý síran bárnatý bez rozpustných solí bária.
teória
Časté chyby
- „Zrazenina je vždy biela.“ Mnohé sú farebné: jodid olovnatý je žltý, hydroxid meďnatý modrý, hydroxid železitý hrdzavohnedý.
- „Po zmiešaní dvoch roztokov solí vznikne vždy zrazenina.“ Len keď sa stretnú ióny, ktoré tvoria nerozpustnú látku. So soľami sodíka, draslíka a s dusičnanmi zrazenina nevznikne.
- „Zrazenina je nečistota.“ Je to nová látka, produkt reakcie.
- „Farebný roztok je zrazenina.“ Modrý roztok síranu meďnatého je číry. Zrazenina roztok zakalí a usadí sa na dne.
- „Do skráteného iónového zápisu patria všetky ióny.“ Divákové ióny, ktoré sa reakcie nezúčastnia, vynechávame.
- „Komplex je to isté ako zrazenina.“ Väčšina komplexov je rozpustná a ich vznik môže zrazeninu naopak rozpustiť.
Celú kapitolu si zopakuješ v teste Precvičovanie: test z chemických reakcií.