沉澱(precipitation)

沉澱(precipitation)
台灣師範大學化學系葉名倉教授責任編輯

在化學領域中沉澱作用(precipitation)的過程是從反應的液相系統中產生一個可分離的固相，或是從過飽和溶液(supersaturation)中析出難溶性的固體。產生沉澱的化學反應又稱為沈澱反應(precipitation reaction)。以下列反應為例： 　　硝酸銀(AgNO₃)水溶液與氯化鉀(KCl)水溶液混合可產生氯化銀(AgCl)沉澱及硝酸鉀(KNO₃)水溶液，反應式表示方法為： 　 　　AgNO_3(aq) + KCl_(aq)→ AgCl_(s) + KNO_3(aq)

此反應若以離子反應式表示，書寫如下： 　　 　　Ag⁺_(aq) + NO₃^–_(aq) + K⁺_(aq) + Cl^–_(aq) → AgCl_(solid) + K⁺_(aq) + NO₃^–_(aq)

刪除離子反應式中沒有發生沉澱反應的離子項目之後，
可得到淨離子反應式(net ionic reaction)，書寫如下： 　　Ag⁺_(aq) +Cl^–_(aq)→ AgCl_(solid)
物質的沉澱和溶解屬於化學平衡(equilibrium)的過程，計量的方法通常是用溶度積常數(solubility-product constant，Ksp)來判斷難溶鹽是否發生沉澱還是溶解。溶度積常數是指在一定溫度下，難溶性電解質的飽和溶液中，組成沉澱的各離子濃度的乘積為一常數。例如氯化銀的Ksp = 1.70×10-10，其值表示如下： 　　Ag⁺_(aq) +Cl^–_(aq)→ AgCl_(s) Ksp = [Ag⁺“>[Cl^–“> 　　
沉澱可分為晶形沉澱和非晶形沉澱兩大類型。晶形沉澱內部排列較規則，結構緊密，可生長成較大顆粒，易於沉降和過濾；非晶形沉澱顆粒很小，沒有明顯的晶格，易形成膠質粒子(colloid)，易吸附雜質，難以過濾。對非晶形沉澱，通常在熱、濃溶液中進行沉澱反應，同時加入大量電解質以加速沉澱微粒凝聚，防止形成膠體溶液。

沉澱過程的一個重要的起始階段是成核作用(nucleation)。成核作用的階段，要產生一個即將堅硬(hypothetical)的固體微粒需具備下列幾項條件：(1)在液體中先產生一個”液－固”界面(liquid-solid interface)， 也就是在液體中的某處發生”液－固”相對的表面能量(surface energy)。如果沒有適當足量的表面能量，那麼就不會有成核作用的階段，溶液將形成過飽和溶液，而不會析出沉澱。

參考資料: http://encyclopedia.thefreedictionary.c … (chemistry)
http://encyclopedia.thefreedictionary.com/Solubility+product+constant
http://encyclopedia.thefreedictionary.com/colloid