Nogulsnēšanās notiek, kad divi dažādi materiāli reaģē šķīdumā, veidojot nešķīstošu produktu. Reakcijas nešķīstošais produkts veido pulveri, cietu masu vai kristālus, kas vai nu iegrimst šķidrā šķīduma apakšā, vai arī paliek suspensijā. Šķīdums var saturēt atlikušās ķīmiskās vielas, kas nereaģēja, vai arī satur citu reakcijas produktu, kas ir šķīstošs un paliek šķīdumā. Daudzus ķīmiskos eksperimentus, kas saistīti ar nokrišņu reakcijām, ir viegli veikt, un tie rada interesantus rezultātus, bieži izmantojot krāsainas nogulsnes.
TL; DR (pārāk ilgi; Nelasīju)
Nogulsnēšanas reakcija rada nešķīstošu cietvielu divu šķīdinātu ķīmisko vielu reakcijas rezultātā. Nešķīstošā cietā viela, ko sauc par nogulsnēm, iegrimst šķīduma apakšā vai paliek suspensijā kā duļķainas daļiņas. Izšķīdušo ķīmisko vielu daļas, kas nepiedalījās nokrišņu reakcijā, pēc nogulsņu veidošanās paliek šķīdumā. Nogulsnēšanās procesu var izmantot, lai noņemtu piemaisījumus no ūdens vai ražotu rūpnieciskas ķīmiskas vielas.
Jonu savienojumi šķīdumā
Nokrišņu reakcijas var notikt tikai tad, ja ir izpildīti divi nosacījumi. Izšķīdušajiem savienojumiem ir jādisociējas jonos, un joniem jāspēj apvienoties, veidojot jaunu savienojumu. Tā rezultātā tikai šķīdumā esošie jonu savienojumi var radīt nogulsnes.
Jonu savienojumi rodas, kad atomi, kuru visattālākajos apvalkos ir tikai viens vai divi elektroni, reaģē ar atomiem, kuriem elektronu čaulu pabeigšanai nepieciešams viens vai divi elektroni. Kad divi šādi materiāli reaģē, pirmie atomi atbrīvo savus elektronus un ziedo tos pēdējiem atomiem. Tas nozīmē, ka visi atomi ir sasnieguši visu ārējo elektronu čaulu stabilu konfigurāciju. Tajā pašā laikā atomi, kas ir saņēmuši elektronus, tagad rodas negatīvi, savukārt atomiem, kuri ir ziedojuši elektronus, ir pozitīvs lādiņš. Pretēji lādētie atomi viens otru piesaista un veido jonu saites.
Kad jonu savienojumi izšķīst ūdenī, polārās ūdens molekulas, kuru vienā galā ir pozitīvs lādiņš un negatīvs lādiņš otrā, piestiprina sevi pie jonu savienojumu uzlādētajiem atomiem un velk tos atsevišķi. Pēc tam joni var brīvi reaģēt ar citiem šķīdumā esošajiem joniem, veidojot jaunu savienojumu.
Kā darbojas nokrišņi
Nogulsnēšanās reakcijā viena jonu savienojuma šķīdumu pievieno cita jonu savienojuma šķīdumam, ar kuru tas var reaģēt. Reakcija notiek, sajaucot abus šķīdumus un veidojoties nešķīstošām nogulsnēm. Atkarībā no reakcijas var izveidoties un palikt šķīdumā cits reakcijas savienojums vai otrs reakcijas produkts var būt ūdens vai gāze. Reakcija ir nogulsnes reakcija, ja šķīduma trauka apakšā parādās cieta viela vai šķīdums kļūst duļķains ar nogulšņu daļiņu suspensiju.
Tipiska nogulsnēšanās reakcija notiek, ja sajauc kālija jodīda un svina nitrāta ūdens šķīdumus. Kālija, joda, svina un nitrāta joni izšķīst, un kālija joni reaģē ar nitrāta joniem, veidojot kālija nitrātu, bet svina joni - ar joda joniem, veidojot svina jodīdu. Svina jodīds ūdenī nešķīst un dubultās aizvietošanas reakcijā izgulsnējas kā spilgti dzeltena cieta viela. Kālija nitrāts paliek šķīdumā.
Cita nokrišņu reakcija sajauc sudraba nitrāta ūdens šķīdumus ar nātrija hlorīdu vai parasto galda sāli. Šķīdumā esošie joni ir sudraba, nitrāta, nātrija un hlora joni. Atbilstošais vienādojums ir AgNO3 + NaCl = AgCl + NaNO3. Ag joni un Cl joni veido AgCl, kas nešķīst ūdenī un izgulsnējas.
Nokrišņu reakcijas notiek jebkurā laikā, kad šķīstošie savienojumi reaģē, veidojot nešķīstošu produktu. Nogulsnes var būt nepatīkamas, piemēram, ja tās aizsprosto ūdens caurules vai veido nierakmeņus, taču šīs reakcijas var izmantot arī, lai atbrīvotos no kaitīgām izšķīdušām ķīmiskām vielām vai nogulsnētu vērtīgas minerālvielas no a risinājums.