La coprecipitació és la contaminació d'una substància insoluble que comporta soluts dissolts de l'medi líquid. Aquí la paraula 'contaminació' s'aplica per a aquells casos on els soluts solubles precipitats per un suport insoluble són indesitjables; però quan no ho són, es té entre mans un mètode analític o sintètic alternatiu.
D'altra banda, el suport insoluble és la substància precipitada. Aquesta pot portar el solut soluble en el seu interior (absorció) o sobre la seva superfície (adsorció). La manera en com ho faci, canviarà completament les propietats fisicoquímiques de l'sòlid resultant.
Font: Gabriel Bolívar
Encara que pugui semblar el concepte de coprecipitació una mica confús, és més comú del que es pensa. Per què? Perquè, més que simples sòlids contaminats, es formen solucions sòlides de complexes estructures i riques en components inavaluables. La terra de la qual es nodreixen les plantes, són exemples resultats de la coprecipitació.
Així mateix, els minerals, les ceràmiques, argiles, i les impureses en el gel, són també producte d'aquest fenomen. De no ocórrer, els sòls perdrien una gran part dels seus elements essencials, els minerals no serien com es coneixen actualment, i tampoc es comptaria amb un mètode important per a la síntesi de nous materials.
¿En què consisteix la coprecipitació?
Per comprendre millor la idea de la coprecipitació s'ofereix el següent exemple.
A dalt (imatge superior) es tenen dos recipients amb aigua, dels quals un conté NaCl dissolt. El NaCl és una sal altament soluble en aigua, però s'exageren les mides dels punts blancs per a fins explicatius. Cada punt blanc vindrà a ser petits agregats de NaCl en una solució a la vora de la saturació.
Addicionada a tots dos recipients una barreja de sulfur de sodi, Na 2 S, i nitrat de plata, AgNO 3, precipitarà un sòlid negre insoluble de sulfur de plata, AGS:
Na 2 S + AgNO 3 => AGS + NaNO 3
Com es pot veure en el primer recipient amb aigua, precipita un sòlid negre (esfera negra). No obstant això, aquest sòlid en el recipient amb NaCl dissolt, implica partícules d'aquesta sal (esfera negra amb punts blancs). El NaCl és soluble en aigua, però a l'precipitar l'AGS, aquest s'adsorbe sobre la superfície negra.
Es diu llavors que el NaCl coprecipitó sobre l'AGS. Si s'analitzés el sòlid negre, podria observar-micro cristalls de NaCl sobre la superfície.
No obstant això, aquests vidres també podrien estar a l'interior de l'AGS, de manera que el sòlid es "tornaria" grisenc (blanc + negre = gris).
tipus
L'esfera negra amb punts blancs, i l'esfera grisa, demostren que un solut soluble pot coprecipitar de diferents maneres.
A la primera, ho fa superficialment, adsorbit sobre el suport insoluble (AGS en l'exemple anterior); mentre que en la segona, ho fa internament, "canviant" el color negre de l'precipitat.
¿Es pot obtenir altres tipus de sòlids? És a dir, una esfera amb fases blanques i negres, és a dir, de AGS i NaCl (juntament amb NaNO 3 que també coprecipita). És aquí on sorgeix l'enginy de la síntesi de nous sòlids i materials.
No obstant això, tornant a punt inicial, bàsicament el solut soluble coprecipita generant diferents tipus de sòlids. A continuació s'ha d'esmentar els tipus de coprecipitació i els sòlids que resulten d'ells.
inclusió
Es parla d'inclusió quan a la xarxa cristal·lina, un dels ions pot ser substituït per algun de la substància soluble coprecipitada.
Per exemple, si el NaCl hagués coprecipitado a través de la inclusió, els ions Na + haurien ocupat el lloc de l'Ag + en una secció de l'arranjament cristal·lí.
No obstant això, de tots els tipus de coprecipitació, aquest és el menys probable; ja que, perquè passi, els radis iònics han de ser molt similars. Tornant a l'esfera grisa de la imatge, la inclusió vindria a ser representada per una de tonalitats grisenques més clares.
Com acaba d'esmentar, la inclusió es dóna en sòlids cristal·lins, i per obtenir-los, s'ha de tenir domini de la química de les solucions i diversos factors (T, pH, temps d'agitació, relacions molars, etc.).
oclusió
En l'oclusió, els ions queden atrapats dins de la xarxa cristal·lina però sense substituir cap ió de l'arranjament. Per exemple, dins de l'AGS es pot formar cristalls de NaCl closos. De manera gràfica, podria visualitzar-se com un cristall blanc envoltat de vidres negres.
Aquest tipus de coprecipitació és un dels més comuns, i gràcies a ell, hi ha la síntesi de nous sòlids cristal·lins. Les partícules closes no poden eliminar-se amb simples rentats. Per a això, caldria recristal·litzar tot el conjunt, és a dir, el suport insoluble.
Tant la inclusió com l'oclusió són processos d'absorció donats en estructures cristal·lines.
adsorció
En l'adsorció, el sòlid coprecipitado jeu a la superfície de suport insoluble. La mida de les partícules d'aquest suport defineix el tipus de sòlid obtingut.
Si són petites, s'obtindrà un sòlid coagulat, de el qual és fàcil eliminar les impureses; però si són molt petites, el sòlid absorbirà abundants quantitats d'aigua i serà gelatinós.
Tornant a l'esfera negra amb punts blancs, els cristalls de NaCl coprecipitados sobre l'AGS poden rentar-se amb aigua destil·lada. Així successivament fins purificar l'AGS, el qual després es pot sotmetre a escalfament per evaporar tota l'aigua.
aplicacions
Quines són les aplicacions de la coprecipitació? Algunes d'elles són les següents:
-Permet quantificar substàncies solubles que no són fàcilment precipitades de l'mig. Així, mitjançant un suport insoluble, implica, per exemple, isòtops radioactius, com el franci, per al seu posterior estudi i anàlisi.
-Al coprecipitar ions en sòlids gelatinosos, s'està purificant el medi líquid. L'oclusió és encara més desitjada en aquests casos, ja que la impuresa no podrà escapar cap a l'exterior.
-La coprecipitació fa possible la incorporació de substàncies en sòlids durant la seva formació. Si el sòlid és un polímer, llavors absorbirà soluts solubles que després coprecipitarán al seu interior, donant-li noves propietats. Si es tracta de cel·lulosa, per exemple, es podria fer que coprecipite cobalt (o un altre metall) dins d'ella.
-A més de tot l'anterior, la coprecipitació és un dels mètodes claus per a la síntesi de nanopartícules sobre un suport insoluble. Gràcies a això, s'han sintetitzat bionanomateriales, i nanopartícules de magnetita, entre moltes altres.
referències
- Day, R., & Underwood, A. (1986). Química Analítica Quantitativa (cinquena ed.). PEARSON Prentice Hall.
- Wikipedia. (2018). Coprecipitation. Recuperat de: en.wikipedia.org
- NPTEL. (Sf). Precipitation and Co-Precipitation. Recuperat de: nptel.ac.in
- Wise Geek. (2018). Què és el Coprecipitation. Recuperat de: wisegeek.com
- Wilson Sacchi Peternele, Victòria Monge Fuentes, Maria Luiza Fascineli, et al. (2014). Experimental Investigation of the Coprecipitation Method: An Approach to obtain Magnetite and Maghemite nanoparticles with Improved Properties. Journal of Nanomaterials, vol. 2014, Article ID 682.985, 10 pages.