Tema 1_Coprecipitación quimica

Método de co-precipitación química

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26/01/21

Índice

¿Que és?

¿En qué consiste?

Esquema del proceso

Tipos de co-precipitación

Metodos de co-precipitación

Morfologias

Efecto de parámetros en formación de partículas

Ventajas vs desventajas

Referencias

01

¿Qué es?

Proceso por el cual una especie que normalmente es soluble se separa de la disolución durante la formación de un precipitado. Especies solubles que precipitan sobre la superficie de un sólido que se precipitó con anterioridad.

Características del método:

• Especie insolubles - alta saturación
• Nucleación es un paso clave
• Maduración y agregación : tamaño, morfología, y propiedades de los productos
• Reacción química

Los procesos de nucleación, crecimiento, engrosamiento y/o aglomeración suceden simultaneamente.

02

¿En qué consiste?

Solución 1

Nombre Autor

Solución 2

NaCl altamente soluble

02

¿En qué consiste?

Solución 1

Agregar a ambos recipientes :

Nombre Autor

Solución 2

02

¿En qué consiste?

Solución 1

Se precipita un sólido

Nombre Autor

Solución 2

02

¿En qué consiste?

Solución 1

Adsorción del NaCl en la superficie

Nombre Autor

NaCl se coprecipito sobre el AgS

Microcristales de NaCl en la superficie

Microcristales de NaCl en el interior

Solución 2

03

Esquema del proceso

Nombre Autor

04

Tipos de co-precipitación

El soluto soluble coprecipita generando distintos tipos de sólidos.

Inclusión

Oclusión

Atrapamiento mecánico

Adsorción

04

Tipos de co-precipitación

Inclusión

Cuando en la red cristalina, uno de los iones puede ser sustituido por alguno de la sustancia soluble coprecipitada.

Formación de cristales mixtos

Na+

Na+

Na+

• Poco probable
• Para que suceda los radios iónicos deben ser muy similares
• Se da en sólidos cristalinos, y para obtenerlos, debe tenerse dominio de la química de las soluciones y varios factores (T, pH, tiempo de agitación, relaciones molares, etc.).

AgS

04

Tipos de co-precipitación

Oclusión

Los iones quedan atrapados dentro de la red cristalina pero sin sustituir ningun ione del arreglo.

• Uno de los más comúnes
• Las partículas ocluidas no pueden eliminarse con simples lavados. Para ello, haría falta recristalizar todo el conjunto, es decir, el soporte insoluble.
• síntesis de nuevos sólidos cristalinos

NaCl

AgS

04

Tipos de co-precipitación

Adsorción

El sólido coprecipitado yace en la superficie del soporte insoluble. El tamaño de las partículas de este soporte define el tipo de sólido obtenido.

NaCl

1. Partículas pequeñas: se obtiene un coagulado del cual es fácil eliminar las impurezas
2. Partículas muy pequeñas: el sólido absorberá abundantes cantidades de agua y será gelatinoso.

AgS

04

Tipos de co-precipitación

Atrapamiento mecánico

Los cristales permanecen muy juntos durante el crecimiento. En este caso, varios cristales crecen juntos y como consecuencia una porción de la solución queda atrapada en pequeños huecos.

NaCl

• Condiciones de baja sobresaturación
• Restringido a precipitados cristalinos

AgS

05

04

Métodos tipicos de co-precipitación

• Metales: Reducción apartir de soluciones no-acuosas, reducción electroquímica, y descomposición de precursores metalorganicos

• Oxidos: Soluciones acuosas y no-acuosas

• Microondas/sonicación: co-precipitación asistida

05

05

Morfologías obtenidas a partir co-precipitación

05

06

Efecto de condiciones de funcionamiento sobre las propiedades de las partículas

Velocidad de agitación

Mayor densidad de partículas y disminución de tamaño

SEM images of (Ni1/3Co1/3Mn1/3)IJOH)2 powders produced from hydroxide coprecipitations at various stirring speeds. a) 400 rpm, b) 800 rpm, and c) 1000 rpm while all the other solution conditions were controlled to be the same with total TM concentration and NaOH concentration both of 2.0 mol dm−3, pH of 11, and 0.36 mol dm−3 NH4OH in a CSTR system.

05

06

Efecto de condiciones de funcionamiento sobre las propiedades de las partículas

pH

Partículas esfericas con superficies más lisas, crecimiento más uniforme y partículas con formas más irregulares

SEM images of NiIJOH)2 particles synthesized from coprecipitation reactions with a pH value of A) 10.6, B) 11.0, C) 11.4, and D) 11.8 while other solution conditions were controlled the same in a continuous system.

05

06

Efecto de condiciones de funcionamiento sobre las propiedades de las partículas

Tiempo

Aumento en densidad de partículas, formación gradual de partículas esfericas que llegan a ser más grandes y suaves

SEM images of NiIJOH)2 harvested from the same coprecipitation reactions after A) 2 hours, B) 5 hours, C) 10 hours, D) 15 hours, and E) 20 hours.

Desventajas

Ventajas

• No es aplicable a especies no cargadas

• Tazas de impurezas también pueden precipitarse con el producto

• Mucho tiempo

• Problemas de reproducibilidad de lote a lote

• Este método no funciona bien si los reactantes tiene velocidades de precipitación muy diferentes

• Preparación simple y rápida

• Control fácil del tamaño y composición de la partícula

• Distintas posibilidades de moficar el estado superficial de la partícula y homogeneidad

• Baja temperatura

• Energía eficiente

• No involucra el uso de solventes organicos

Referencias:

• Day, R., & Underwood, A. (1986). Química Analítica Cuantitativa (quinta ed.). PEARSON Prentice Hall.

• NPTEL. (s.f.). Precipitation and Co-Precipitation. Recuperado de: nptel.ac.in

• Wise Geek. (2018). What is Coprecipitation. Recuperado de: wisegeek.com

• Wilson Sacchi Peternele, Victoria Monge Fuentes, Maria Luiza Fascineli, et al. (2014). Experimental Investigation of the Coprecipitation Method: An Approach to Obtain Magnetite and Maghemite Nanoparticles with Improved Properties. Journal of Nanomaterials, vol. 2014, Article ID 682985, 10 pages.

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