Co-precipitação: em que consiste, tipos e aplicações - Ciência - 2023

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o co-precipitação É a contaminação de uma substância insolúvel que carrega solutos dissolvidos do meio líquido. Aqui, a palavra 'contaminação' é aplicada para aqueles casos em que os solutos solúveis precipitados por um suporte insolúvel são indesejáveis; mas quando não o são, existe um método analítico ou sintético alternativo.

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

Embora o conceito de co-precipitação possa parecer um pouco confuso, é mais comum do que você pensa. Por quê? Porque, mais do que simples sólidos contaminados, são formadas soluções sólidas de estruturas complexas e ricas em componentes de valor inestimável. Os solos de que se nutrem as plantas são exemplos de co-precipitação.


Da mesma forma, minerais, cerâmicas, argilas e impurezas no gelo também são produtos desse fenômeno. Do contrário, os solos perderiam grande parte de seus elementos essenciais, os minerais não seriam como são hoje conhecidos e não haveria um método importante para a síntese de novos materiais.

O que é co-precipitação?

Para entender melhor a ideia de co-precipitação, o seguinte exemplo é fornecido.

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

Adicionada a ambos os recipientes uma mistura de sulfeto de sódio, Na2S e nitrato de prata, AgNO3, precipitará um sólido preto insolúvel de sulfeto de prata, AgS:


N / D2S + AgNO3 => AgS + NaNO3

Como pode ser visto no primeiro recipiente de água, um sólido preto (esfera preta) precipita. No entanto, este sólido no recipiente com NaCl dissolvido carrega partículas desse sal (esfera preta com pontos brancos). O NaCl é solúvel em água, mas à medida que o AgS precipita, é adsorvido na superfície preta.

Diz-se então que o NaCl co-precipitou no AgS. Se o sólido preto fosse analisado, microcristais de NaCl poderiam ser vistos na superfície.

No entanto, esses cristais também podem estar dentro do AgS, então o sólido “ficaria” acinzentado (branco + preto = cinza).

Tipos

A esfera preta com pontos brancos e a esfera cinza demonstram que um soluto solúvel pode co-precipitar de maneiras diferentes.

Na primeira o faz superficialmente, adsorvido no suporte insolúvel (AgS no exemplo anterior); enquanto no segundo, o faz internamente, "mudando" a cor preta do precipitado.


Você pode obter outros tipos de sólidos? Ou seja, uma esfera com fases preto e branco, ou seja, de AgS e NaCl (junto com NaNO3 que também coprecipita). É aqui que surge a engenhosidade da síntese de novos sólidos e materiais.

Porém, voltando ao ponto de partida, basicamente o solúvel solúvel coprecipita gerando diferentes tipos de sólidos. Os tipos de coprecipitação e os sólidos que delas resultam serão mencionados a seguir.

Inclusão

Falamos de inclusão quando na estrutura cristalina, um dos íons pode ser substituído por outro da substância solúvel coprecipitada.

Por exemplo, se o NaCl tivesse co-precipitado por inclusão, os íons Na+ teria tomado o lugar de Ag+ em uma seção do arranjo de cristal.

No entanto, de todos os tipos de co-precipitação, esta é a menos provável; já que, para que isso aconteça, os raios iônicos devem ser muito semelhantes. Voltando à esfera cinza da imagem, a inclusão passaria a ser representada por uma de tons acinzentados mais claros.

Como acabamos de mencionar, a inclusão ocorre em sólidos cristalinos e, para obtê-los, é necessário ter domínio da química das soluções e de diversos fatores (T, pH, tempo de agitação, razões molares, etc.).

Oclusão

Na oclusão, os íons são aprisionados dentro da estrutura cristalina, mas sem substituir nenhum íon na matriz. Por exemplo, cristais de NaCl ocluídos podem se formar dentro do AgS. Graficamente, pode ser visualizado como um cristal branco rodeado por cristais pretos.

Esse tipo de co-precipitação é um dos mais comuns e, graças a ele, ocorre a síntese de novos sólidos cristalinos. As partículas obstruídas não podem ser removidas com uma simples lavagem. 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 fica na superfície do suporte insolúvel. O tamanho das partículas deste suporte define o tipo de sólido obtido.

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

Voltando à esfera preta com pontos brancos, os cristais de NaCl coprecipitados no AgS podem ser lavados com água destilada. Assim por diante até que o AgS seja purificado, que pode então ser aquecido para evaporar toda a água.

Formulários

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

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

-Por íons coprecipitantes em sólidos gelatinosos, o meio líquido está sendo purificado. A oclusão é ainda mais desejável nestes casos, uma vez que a impureza não poderá escapar para o exterior.

-Coprecipitação permite incorporar substâncias em sólidos durante sua formação. Se o sólido for um polímero, ele irá absorver solutos solúveis que irão co-precipitar internamente, dando a ele novas propriedades. Se for celulose, por exemplo, cobalto (ou outro metal) pode ser co-precipitado dentro dela.

-Além de tudo isso, a coprecipitação é um dos métodos-chave para a síntese de nanopartículas em um suporte insolúvel. Graças a isso, bionanomateriais e nanopartículas de magnetita foram sintetizados, entre muitos outros.

Referências

  1. Day, R., & Underwood, A. (1986). Química Analítica Quantitativa (quinta edição). PEARSON Prentice Hall.
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  4. Wise Geek. (2018). O que é coprecipitação. Recuperado de: wisegeek.com
  5. Wilson Sacchi Peternele, Victoria Monge Fuentes, Maria Luiza Fascineli, et al. (2014). Investigação experimental do método de coprecipitação: uma abordagem para obter nanopartículas de magnetita e maghemita com propriedades melhoradas. Journal of Nanomaterials, vol. 2014, Artigo ID 682985, 10 páginas.