Precipitación (química)

Sin fuerzas de atracción suficientes ( por ejemplo , fuerzas de Van der Waals ) para agrupar las partículas sólidas y separarlas de la solución por gravedad ( sedimentación ), permanecen en suspensión y forman coloides . La sedimentación puede acelerarse mediante centrifugación a alta velocidad . La masa compacta así obtenida se denomina a veces «pellet».

La digestión, o envejecimiento del precipitado , ocurre cuando un precipitado recién formado se deja, generalmente a una temperatura más alta , en la solución de la que precipita. Esto da como resultado partículas recristalizadas más puras y de mayor tamaño. El proceso fisicoquímico subyacente a la digestión se denomina maduración de Ostwald . ^{[ 5 ] [ 6 ]}

La formación de precipitados es un paso fundamental en el análisis gravimétrico , que se utiliza para identificar y cuantificar iones . Un ejemplo común de precipitación a partir de una solución acuosa es el del cloruro de plata . Cuando se añade nitrato de plata (AgNO₃ ₎ a una solución de cloruro de potasio (KCl), se observa la precipitación de un sólido blanco (AgCl). ^{[ 7 ] [ 8 ]}

AgNO₃ + _KCl → AgCl↓ + _KNO₃

La ecuación iónica permite escribir esta reacción detallando los iones disociados presentes en la solución acuosa.

Ag ⁺ + NO − 3 + K ⁺ + Cl ⁻ → AgCl↓ + K ⁺ + NO − 3

El potasio se cuantifica utilizando ácido hexacloroplatínico como agente precipitante. ^{[ 9 ]} El tratamiento de una solución que contiene iones K ⁺ con un exceso de este ácido platínico produce cuantitativamente hexacloroplatinato de potasio , que se pesa fácilmente y no es higroscópico:

2 K ⁺ + H ₂ [ PtCl ₆ ] → K ₂ [ PtCl ₆ ] + 2 H ⁺

La precipitación homogénea implica la formación del precipitado a partir de una única solución homogénea, como en el caso del sulfato de bario . ^{[ 10 ]} Una solución de muestra que contiene iones de bario se trata con un exceso de ácido sulfámico . Esta solución se calienta para inducir la hidrólisis del ácido sulfámico a bisulfato :

2 H ₂ NSO ₃ H + 2 H ₂ O → 2 NH + 4 + 2 HSO - 4

El bisulfato reacciona fácilmente con los iones bario para dar el sulfato:

2 HSO − 4 + Ba ²⁺ → BaSO ₄ + 2 H ⁺

La precipitación con hidróxidos es probablemente el proceso de precipitación industrial más utilizado, en el que se forman hidróxidos metálicos añadiendo hidróxido de calcio ( cal apagada ) o hidróxido de sodio ( sosa cáustica ) como precipitante.

La precipitación es una estrategia para la separación de radionúclidos peligrosos de los desechos radiactivos. Un área de particular interés es la eliminación de ¹³⁷ Cs. ^{[ 11 ]}

La purificación y separación de proteínas se puede realizar mediante precipitación, cambiando la naturaleza del disolvente o el valor de su permitividad relativa ( por ejemplo , sustituyendo el agua por etanol ), o aumentando la fuerza iónica de la solución. Dado que las proteínas poseen estructuras terciarias y cuaternarias complejas debido a su plegamiento específico y a diversas interacciones intermoleculares débiles ( por ejemplo , puentes de hidrógeno), estas superestructuras pueden modificarse, desnaturalizando y precipitando las proteínas. Otra aplicación importante de un antisolvente es la precipitación de ADN con etanol .

En fases sólidas, la precipitación ocurre si la concentración de un sólido supera el límite de solubilidad en el sólido huésped, debido, por ejemplo, a un enfriamiento rápido o a la implantación iónica , y la temperatura es lo suficientemente alta como para que la difusión pueda provocar la segregación en precipitados. La precipitación en sólidos se utiliza habitualmente para sintetizar nanoclústeres . ^{[ 12 ]}

En metalurgia , la precipitación a partir de una solución sólida es también una forma de fortalecer las aleaciones .

La precipitación de fases cerámicas en aleaciones metálicas , como los hidruros de circonio en el revestimiento de zircaloy de las barras de combustible nuclear, puede provocar fragilidad en dichas aleaciones y su fallo mecánico. Por lo tanto, controlar con precisión las condiciones de temperatura y presión durante el enfriamiento del combustible nuclear gastado es fundamental para evitar daños en su revestimiento y preservar la integridad de los elementos combustibles gastados a largo plazo, tanto en contenedores de almacenamiento en seco como en condiciones de disposición geológica.