Współstrącanie - Coprecipitation
W chemii , współstrącanie ( CPT ) lub współstrącania jest prowadzenie w dół przez osadu substancji zwykle rozpuszczalne w stosowanych warunkach. Analogicznie, w medycynie współstrącanie jest specyficznym wytrącaniem niezwiązanego „antygenu wraz z kompleksem antygen-przeciwciało”.
Współstrącanie jest ważnym tematem w analizie chemicznej , gdzie może być niepożądane, ale może być również użytecznie wykorzystane. W analizie grawimetrycznej , która polega na wytrącaniu analitu i pomiarze jego masy w celu określenia jego stężenia lub czystości, współstrącanie stanowi problem, ponieważ niepożądane zanieczyszczenia często współwytrącają się z analitem, powodując nadmiar masy. Problem ten można często złagodzić przez „trawienie” (czekanie na ustabilizowanie się osadu i utworzenie większych i czystszych cząstek) lub przez ponowne rozpuszczenie próbki i ponowne jej wytrącenie.
Z drugiej strony, w analizie pierwiastków śladowych, jak to często bywa w radiochemii , współstrącanie jest często jedynym sposobem oddzielenia pierwiastka. Ponieważ pierwiastek śladowy jest zbyt rozcieńczony (czasami mniej niż część na bilion), aby wytrącić konwencjonalnymi sposobami, zwykle jest on wytrącany z nośnikiem , substancją o podobnej strukturze krystalicznej, która może zawierać żądany pierwiastek. Przykładem jest oddzielenie fransu od innych pierwiastków promieniotwórczych przez współstrącanie go z solami cezu , takimi jak nadchloran cezu . Otto Hahn jest uznawany za promowanie wykorzystania współstrącania w radiochemii.
Istnieją trzy główne mechanizmy współstrącania: inkluzja, okluzja i adsorpcja. Włączenie (wbudowanie w siatce krystalicznej) występuje, gdy zanieczyszczenie zajmuje miejsce w sieci krystalicznej struktury krystalicznej na nośniku, w wyniku czego krystalograficznej wady ; może się to zdarzyć, gdy promień jonowy i ładunek domieszki są podobne do nośnika. Adsorbat jest zanieczyszczeniem, które jest słabo lub mocno, stopniu ( adsorbowane ) do powierzchni osadu. Okluzja ma miejsce, gdy zanieczyszczenie fizycznie zaadsorbowany zostaje uwięziony wewnątrz kryształu podczas wzrostu.
Oprócz zastosowań w analizie chemicznej i radiochemii, współstrącanie jest również ważne w wielu kwestiach środowiskowych związanych z zasobami wodnymi, w tym w odwadnianiu kopalń kwasowych , migracji radionuklidów wokół składowisk odpadów, transporcie toksycznych metali ciężkich w zakładach przemysłowych i obronnych, stężeniach metali w systemach wodnych , i technologia oczyszczania ścieków .
Koprecypitację stosuje się również jako metodę magnetycznej syntezy nanocząstek .
Dystrybucja między osadem a roztworem
Istnieją dwa modele opisujące rozkład związku znacznikowego między dwiema fazami (osad i roztwór):
- Prawo Doernera-Hoskinsa (logarytmiczne):
- Prawo Berthelota-Nernsta:
gdzie:
- a i b są początkowymi stężeniami odpowiednio znacznika i nośnika;
- a − x i b − y są stężeniami znacznika i nośnika po rozdzieleniu;
- x oraz y oznaczają ilości znacznika i nośnika z osadu;
- D i λ to współczynniki rozkładu .
Dla D i λ większych niż 1 osad jest wzbogacony w znacznik.
W zależności od systemu współstrącania i warunków λ lub D mogą być stałe.
Wyprowadzenie prawa Doernera-Hoskinsa zakłada, że nie ma wymiany masy między wnętrzem kryształów strącających a roztworem. Gdy to założenie jest spełnione, to zawartość znacznika w krysztale jest niejednorodna (o kryształach mówi się, że są niejednorodne). Gdy obowiązuje prawo Berthelota-Nernsta, stężenie znacznika we wnętrzu kryształu jest jednorodne (a kryształy są uważane za jednorodne). Dzieje się tak, gdy możliwa jest dyfuzja we wnętrzu (jak w cieczach) lub gdy pozwala się na rekrystalizację początkowych małych kryształków. Istotną rolę odgrywają efekty kinetyczne (takie jak szybkość krystalizacji i obecność mieszania).