Co-disciplina: o que é, tipos e aplicações

A co-precipitação é a contaminação de uma substância insolúvel que transporta o meio líquido solutos dissolvidos. Aqui, a palavra “poluição” se aplica aos casos em que os solutos solúveis precipitados por um suporte insolúvel são indesejáveis; mas quando não estão, um método analítico ou sintético alternativo está disponível.

Por outro lado, o suporte insolúvel é a substância precipitada. Isso pode transportar o soluto solúvel dentro (absorção) ou em sua superfície (adsorção). A maneira como você faz isso altera completamente as propriedades físico-químicas do sólido resultante.

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Fonte: Gabriel Bolívar

Embora o conceito de co-precipitação possa parecer um pouco confuso, é mais comum do que se pensava anteriormente. Porque Porque, mais do que apenas sólidos contaminados, soluções sólidas de estruturas complexas e ricas em componentes inestimáveis ​​são formadas. O solo do qual as plantas se nutrem são exemplos de resultados de coprecipitação.

Da mesma forma, minerais, cerâmica, argilas e impurezas no gelo também são um produto desse fenômeno. Caso contrário, os solos perderiam grande parte de seus elementos essenciais, os minerais não seriam como são atualmente conhecidos e nem um método importante para a síntese de novos materiais.

O que é co-precipitação?

Para entender melhor a idéia de co-precipitação, o exemplo a seguir é oferecido.

Acima (imagem superior) existem dois recipientes com água, dos quais um contém NaCl dissolvido. NaCl é um sal altamente solúvel em água, mas os tamanhos das manchas brancas são exagerados para fins explicativos. Cada ponto branco se tornará pequenos agregados de NaCl em uma solução à beira da saturação.

Adicionada aos dois recipientes, uma mistura de sulfeto de sódio, Na 2 S e nitrato de prata, AgNO 3 , precipitará um sólido preto insolúvel de sulfeto de prata, AgS:

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Na 2 S + AgNO 3 => AgS + NaNO 3

Como você pode ver no primeiro recipiente com água, precipita um sólido preto (esfera preta). No entanto, esse sólido no vaso com NaCl dissolvido carrega partículas desse sal (mostrador preto com pontos brancos). O NaCl é solúvel em água, mas quando o AgS precipita, ele adsorve na superfície preta.

Diz-se então que o NaCl co-precipitou em AgS. Se o sólido preto fosse analisado, microcristais de NaCl poderiam ser observados na superfície.

No entanto, esses cristais também podem estar dentro do AgS, para que o sólido fique acinzentado (branco + preto = cinza).

Tipos

O mostrador preto com pontos brancos e o mostrador cinza demonstram que um soluto solúvel pode co-precipitar de diferentes maneiras.

No primeiro, fá-lo superficialmente, adsorvido no suporte insolúvel (AgS no exemplo anterior); enquanto no segundo, ele faz isso internamente, “alterando” a cor preta do precipitado.

Você pode obter outros tipos de sólidos? Ou seja, uma esfera com fases em preto e branco, ou seja, AgS e NaCl (junto com NaNO 3, que também co-precipita). É aqui que surge a engenhosidade da síntese de novos sólidos e materiais.

No entanto, voltando ao ponto de partida, basicamente o coprecipita solúvel solúvel gerando diferentes tipos de sólidos. Os tipos de co-precipitação e os sólidos resultantes deles serão mencionados abaixo.

Inclusão

Fala-se de inclusão quando, na rede cristalina, um dos íons pode ser substituído por uma substância solúvel coprecipitada.

Por exemplo, se NaCl tivesse co-precipitado através da inclusão, os íons Na + teriam tomado o lugar de Ag + em uma seção da matriz cristalina.

No entanto, de todos os tipos de co-precipitação, esse é o menos provável; pois, para que isso aconteça, os raios iônicos devem ser muito semelhantes. Voltando à esfera cinza da imagem, a inclusão seria representada por um tom de cinza mais claro.

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Como mencionado, a inclusão é dada em sólidos cristalinos e, para obtê-los, você deve ter domínio da química das soluções e vários fatores (T, pH, tempo de agitação, proporções molares, etc.).

Oclusão

Na oclusão, os íons ficam presos na rede cristalina, mas sem substituir nenhum íon na matriz. Por exemplo, cristais de NaCl ocluídos podem ser formados dentro do AgS. Graficamente, poderia ser visualizado como um cristal branco cercado por cristais pretos.

Esse tipo de coprecipitação é um dos mais comuns e, graças a isso, existe a síntese de novos sólidos cristalinos. Partículas ocluídas não podem ser removidas com lavagens simples. Para isso, seria necessário recristalizar todo o conjunto, ou seja, o suporte insolúvel.

Tanto a inclusão quanto a oclusão são processos de absorção dados em estruturas cristalinas.

Adsorção

Na adsorção, o sólido coprecipitado repousa na superfície de suporte insolúvel. O tamanho de partícula desse suporte define o tipo de sólido obtido.

Se forem pequenos, será obtido um sólido coagulado, do qual é fácil remover impurezas; mas se forem muito pequenos, o sólido absorverá quantidades abundantes de água e será gelatinoso.

Retornando à esfera preta com pontos brancos, os cristais de NaCl co-precipitados no AgS podem ser lavados com água destilada. Assim, até que o AgS seja purificado, que pode ser aquecido para evaporar toda a água.

Aplicações

Quais são as aplicações da co-precipitação? Alguns deles são os seguintes:

-Permite quantificar substâncias solúveis que não são facilmente precipitadas do meio. Assim, por meio de um suporte insolúvel, carrega, por exemplo, isótopos radioativos, como o francium, para posterior estudo e análise.

-Por coprecipitar íons em sólidos gelatinosos, o meio líquido está sendo purificado. A oclusão é ainda mais desejada nesses casos, porque a impureza não pode escapar para o exterior.

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-Coprecipitação torna possível incorporar substâncias nos sólidos durante a sua formação. Se o sólido for um polímero, ele absorverá solutos solúveis que serão coprecipitados no interior, dando-lhe novas propriedades. Se for celulose, por exemplo, poderá causar coprecipita cobalto (ou outro metal) dentro dela.

-Além de todos os itens acima, a co-precipitação é um dos principais métodos para a síntese de nanopartículas em um suporte insolúvel. Graças a isso, bionanomateriais e nanopartículas de magnetita foram sintetizadas, entre muitos outros.

Referências

  1. Day, R. & Underwood, A. (1986). Quantitative Analytical Chemistry (quinta ed.). PEARSON Prentice Hall.
  2. Wikipedia (2018). Coprecipitação Recuperado de: en.wikipedia.org
  3. NPTEL (sf). Precipitação e Co-Precipitação. Recuperado de: nptel.ac.in
  4. Wise Geek (2018). O que é coprecipitação. Recuperado de: wisegeek.com
  5. Wilson Sacchi Peternele, Victoria Monge Fuentes, Maria Luiza Fascineli e outros. (2014). Investigação experimental do método da coprecipitação: uma abordagem para obter nanopartículas de magnetita e maghemita com propriedades aprimoradas. Journal of Nanomaterials, vol. 2014, artigo ID 682985, 10 páginas.

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