Apa endapan dalam kimia?

Array
Artículo revisado y aprobado por nuestro equipo editorial, siguiendo los criterios de redacción y edición de YuBrain.


Dalam kimia , proses pengendapan mengacu pada reaksi kimia atau proses fisik dimana kelarutan suatu zat dalam larutan berkurang atau senyawa yang tidak larut terbentuk, setelah itu padatan terbentuk dari larutan. Padatan yang diperoleh melalui reaksi pengendapan disebut “endapan” .

Tergantung pada kondisi pengendapan, endapan yang terbentuk dapat berupa zat murni atau campuran dari padatan yang berbeda. Pengendapan memiliki banyak aplikasi di berbagai bidang kimia, serta dalam proses lain, seperti pemurnian air limbah. Selanjutnya dijelaskan proses pembentukan endapan, faktor apa saja yang mempengaruhinya dan aplikasi terpenting dari jenis padatan tersebut.

Proses presipitasi

Pembentukan endapan tergantung pada satu sifat zat: kelarutannya. Selama konsentrasi suatu zat kurang dari kelarutannya dalam pelarut, endapan tidak dapat terbentuk. Proses pembentukan endapan dimulai ketika karena penambahan zat pengendap atau perubahan kondisi seperti suhu atau pelarut, kelarutan senyawa menurun di bawah kelarutannya.

Pada saat itu, larutan akan berada dalam keadaan jenuh, sehingga padatan akan mulai mengendap hingga mencapai konsentrasi jenuh, sehingga terbentuk kesetimbangan kelarutan.

Pada awalnya ribuan partikel padat kecil terbentuk dan tetap dalam suspensi, membuat larutan tampak keruh. Proses ini disebut nukleasi. Kristal kecil ini kemudian tumbuh dan berikatan satu sama lain melalui proses yang disebut flokulasi; ini terjadi sampai berat badan mereka menyeret mereka ke bawah, tempat mereka menetap.

Apa itu endapan dalam kimia

Seperti dapat dilihat pada gambar, padatan yang terakumulasi di bagian bawah sesuai dengan endapan, sedangkan larutan yang tertinggal di atas disebut supernatan.

Produk kelarutan

Untuk senyawa ionik, kesetimbangan kelarutan diatur oleh reaksi disolusi dan disosiasi senyawa dan oleh tetapan kesetimbangannya, yang disebut tetapan hasil kali kelarutan. Ini secara umum dapat direpresentasikan sebagai:

Reaksi pengendapan.  Pembentukan dan pembubaran endapan

Dalam persamaan kimia ini, a dan b masing-masing mewakili muatan kation M a+ dan anion A b- , serta koefisien stoikiometri A b- dan M a+ . K ps mewakili konstanta produk kelarutan.

Dengan mengetahui konsentrasi ion-ion dalam larutan, dapat diperkirakan terbentuk atau tidaknya endapan:

  • Ketika produk dari konsentrasi ion dalam larutan dinaikkan ke koefisien stoikiometrinya kurang dari K ps , maka larutan tersebut tidak jenuh dan masih memungkinkan pembubaran lebih banyak zat terlarut. Dalam hal ini tidak terbentuk endapan.
  • Bila hasil kali tersebut sama persis dengan K ps , maka larutannya jenuh . Itu tidak menerima lebih banyak zat terlarut, tetapi tidak ada endapan yang terbentuk, karena sistem berada dalam kesetimbangan.
  • Ketika produk dari konsentrasi melebihi K ps , maka larutan jenuh dan terbentuk endapan.

Teknik pembentukan endapan

Berdasarkan hal di atas, jelas bahwa ada dua cara utama untuk membentuk endapan dari larutan yang awalnya tidak jenuh: konsentrasi salah satu atau kedua ion yang terlibat dinaikkan hingga larutan menjadi lewat jenuh, atau nilai tetapan kesetimbangan dari reaksi. Ini biasanya dilakukan dengan dua cara berbeda:

Penambahan zat pengendap

Proses ini terdiri dari penambahan senyawa yang mengandung salah satu dari dua ion endapan yang ingin kita bentuk ke dalam larutan. Dengan meningkatnya konsentrasi ion ini, larutan pada akhirnya akan menjadi jenuh dan endapan yang diinginkan akan mulai terbentuk.

Zat yang ditambahkan untuk merangsang pembentukan endapan disebut zat pengendap.

kelarutan menurun

Cara lain untuk mengatasi kelarutan senyawa yang ingin kita endapan adalah dengan mengurangi kelarutannya, yang berarti mengurangi konstanta hasil kali kelarutan. Ini dapat dilakukan dengan dua cara:

  • Mengubah suhu . Karena sebagian besar zat terlarut menjadi kurang larut saat suhu menurun, pendinginan larutan membantu terbentuknya endapan.
  • Memodifikasi pelarut . Ini terdiri dari pencampuran perlahan larutan dengan pelarut kedua yang larut dengan yang pertama, tetapi zat terlarutnya kurang larut. Ketika fraksi pelarut kedua (misalnya alkohol) meningkat, kelarutan zat terlarut akan menurun hingga mencapai saturasi. Setelah itu, endapan akan terbentuk.

jenis endapan

Bergantung pada ukuran partikel padatan yang terbentuk dan sifat sedimentasinya, tiga jenis endapan dibedakan.

endapan kristal

Mereka adalah yang dibentuk oleh partikel padat dengan bentuk teratur dan terdefinisi dengan baik, umumnya dengan permukaan datar. Mereka biasanya memiliki ukuran lebih besar dari 100nm. Ini biasanya terpisah dari cairan supernatan dengan cepat karena tingkat sedimentasi yang tinggi.

endapan keju

Ini terdiri dari partikel dengan diameter antara 10 dan 100nm. Mereka tidak dapat dipisahkan dengan penyaringan, karena mudah melewati pori-pori kebanyakan filter. Jenis endapan ini memberikan gambaran keruh pada larutan.

endapan agar-agar

Seperti namanya, penampakan endapan ini memberikan larutan konsistensi seperti agar-agar, seolah-olah itu adalah selai. Ini karena partikel padat tersuspensi sangat kecil (diameternya kurang dari 10 nm) dan ditutupi oleh beberapa lapisan molekul pelarut, seperti gel.

presipitasi kimia

Istilah serupa yang terkait dengan penggunaan endapan dalam kimia adalah proses “presipitasi kimia”. Meskipun mungkin tampak berlebihan, istilah ini sebenarnya merujuk secara khusus pada penggunaan reaksi pengendapan untuk tujuan menghilangkan kotoran dari air selama pengolahan air limbah.

Penggunaan endapan: Curah hujan kimiawi dan pengolahan air limbah

Dalam presipitasi kimia, zat pengendap, serta flokulan dan reagen kimia lainnya ditambahkan dalam jumlah besar untuk menghilangkan logam berat seperti merkuri dan timbal, serta kontaminan penting lainnya.

Presipitasi kimia adalah proses multi-tahap yang dilakukan dalam 4 langkah, yaitu:

  1. Penambahan zat pengendap dan penyesuaian pH. Ini adalah langkah yang mengurangi kelarutan kontaminan sehingga mulai mengendap.
  2. flokulasi. Pada umumnya setelah penambahan zat pencemar, zat pencemar tidak mengendap, melainkan membentuk suspensi berupa partikel-partikel padat yang berukuran kecil. Flokulasi terdiri dari proses agregasi partikel-partikel kecil ini untuk membentuk partikel yang lebih besar yang lebih mudah dipisahkan dari larutan supernatan.
  3. Pengendapan. Setelah flok atau partikel padat berukuran cukup besar terbentuk, air dibiarkan mengendap atau mengalir perlahan agar partikel ini mengendap di dasar, sehingga larutan supernatan bebas dari semua kontaminasi.
  4. Pemisahan padat-cair. Tahap terakhir dari proses terdiri dari pemisahan, biasanya dengan pengendapan, lumpur dengan endapan dari air murni, yang dibuang ke lingkungan.

Aplikasi presipitasi dan endapan

Pengendapan sangat sering digunakan di berbagai cabang kimia untuk tujuan yang berbeda. Kimia analitik, organik, dan anorganik semuanya mendapat manfaat dari pembentukan endapan. Mari kita lihat beberapa contoh spesifik.

Endapan dalam Kimia Analitik

Dalam kimia analitik, endapan digunakan dalam analisis kualitatif dan kuantitatif.

Proses analitik kualitatif yang digunakan untuk mengidentifikasi keberadaan kation dan anion tertentu dalam sampel seringkali bergantung pada pembentukan endapan dan identifikasi yang benar.

Misalnya, pembentukan endapan dengan satu warna dan bukan warna lain membantu ahli kimia analitik untuk menyimpulkan kation mana yang ada dalam sampel. Kadang-kadang Anda bahkan dapat mengetahui tingkat oksidasi kation berdasarkan warna dan sifat lainnya, karena ini sering membentuk garam dengan warna yang sangat berbeda.

Dalam analisis kuantitatif , endapan sama pentingnya. Analisis gravimetri didasarkan pada presipitasi kuantitatif analit dari larutan sampel. Massa endapan ini memungkinkan untuk menentukan dengan presisi dan akurasi yang baik jumlah analit yang ada dalam sampel tersebut.

Ada juga kasus di mana pembentukan endapan menandai titik akhir titrasi, seperti dalam precipitometries.

presipitasi dalam kimia organik

Endapan tidak kalah pentingnya dalam kimia organik. Proses sintesis organik hampir selalu dilakukan dalam larutan dan, ketika produk yang diinginkan berbentuk padat pada suhu kamar, produk tersebut selalu diperoleh kembali sebagai endapan. Selain itu, proses rekristalisasi, yang merupakan salah satu bentuk pemurnian padatan yang paling umum dalam kimia organik, juga didasarkan pada pembubaran, pemurnian, pengendapan, dan penyaringan endapan selanjutnya.

Endapan dalam kimia anorganik

Banyak proses sintetik dalam kimia anorganik juga didasarkan pada pembentukan endapan. Banyak reaksi sintesis senyawa ionik dan senyawa koordinasi lainnya sebagai garam kompleks terdiri dari pengendapan kation dengan penggunaan anion yang sesuai.

Selain itu, proses pengendapan fraksional juga merupakan metode penting untuk memisahkan anion dan kation dalam larutan.

Contoh endapan

perak halida

Ion perak(I) membentuk garam yang sangat tidak larut dengan semua halogen. Oleh karena itu, AgI, AgCl, dan AgBr adalah contoh endapan yang biasa muncul di laboratorium kimia.

strontium karbonat

Salah satu cara untuk menghilangkan strontium dari larutan atau air limbah adalah dengan mengendapkannya dalam bentuk strontium karbonat (SrCO 3 ) yang merupakan garam yang sangat tidak larut.

antimon hidroksida

Antimon biasanya diendapkan sebagai hidroksidanya (Sb(OH) 3 ) hanya dengan membuat larutan menjadi basa. Hal ini dicapai dengan menambahkan beberapa hidroksida terlarut sebagai zat pengendap.

Cesium Tetrafenilborat

Logam alkali pada umumnya sangat sulit untuk diendapkan, karena sebagian besar garamnya merupakan elektrolit kuat yang sangat larut dalam air. Namun, cesium dapat diendapkan sebagai cesium tetraphenylborate ((C 6 H 5 ) 4 BCs).

tembaga sulfida

Ion sulfida dalam bentuk natrium sulfida atau hidrogen sulfida adalah zat pengendap yang populer, karena membentuk senyawa yang sangat tidak larut dalam media basa dengan banyak logam transisi. Contohnya adalah tembaga(II) sulfida. Senyawa ini selanjutnya dapat dilarutkan dalam media asam.

Referensi

Chang, R., & Goldsby, K. (2015). Kimia ( edisi ke-12 ). New York, New York: Pendidikan McGraw-Hill.

Skoog, DA, Barat, DM, Holler, J., & Crouch, SR (2021). Dasar-dasar Kimia Analitik (edisi ke-9). Boston, Massachusetts: Pembelajaran Cengage.

Stribig, BA (2005). Pengendapan Kimia. Dalam Ensiklopedia Air .

Wang, LK, Vaccari, DA, Li, Y., & Shammas, NK (2005). Pengendapan Kimia. Proses Perawatan Fisikokimia, 141–197.  doi:10.1385/1-59259-820-x:141

Artículos relacionados

Apa itu kromatid?

Apa itu grafem?