Coprecipitación - Coprecipitation
En química , la coprecipitación ( CPT ) o coprecipitación es el arrastre por un precipitado de sustancias normalmente solubles en las condiciones empleadas. De manera análoga, en medicina , la coprecipitación es específicamente la precipitación de un "antígeno no unido junto con un complejo antígeno-anticuerpo".
La coprecipitación es un tema importante en el análisis químico , donde puede ser indeseable, pero también puede aprovecharse de manera útil. En el análisis gravimétrico , que consiste en precipitar el analito y medir su masa para determinar su concentración o pureza, la coprecipitación es un problema porque a menudo coprecipitan impurezas no deseadas con el analito, dando como resultado un exceso de masa. Este problema a menudo se puede mitigar mediante la "digestión" (esperando a que el precipitado se equilibre y forme partículas más grandes y puras) o volviendo a disolver la muestra y precipitándola de nuevo.
Por otro lado, en el análisis de oligoelementos, como suele ser el caso en radioquímica , la coprecipitación es a menudo la única forma de separar un elemento. Dado que el oligoelemento está demasiado diluido (a veces menos de una parte por trillón) para precipitar por medios convencionales, típicamente se coprecipita con un portador , una sustancia que tiene una estructura cristalina similar que puede incorporar el elemento deseado. Un ejemplo es la separación de francio de otros elementos radiactivos por coprecipitación con cesio sales tales como perclorato de cesio . A Otto Hahn se le atribuye la promoción del uso de la coprecipitación en radioquímica.
Hay tres mecanismos principales de coprecipitación: inclusión, oclusión y adsorción. Una inclusión (incorporación en la red cristalina) ocurre cuando la impureza ocupa un sitio de la red en la estructura cristalina del portador, dando como resultado un defecto cristalográfico ; esto puede suceder cuando el radio iónico y la carga de la impureza son similares a los del portador. Un adsorbato es una impureza que está débil o fuertemente unida ( adsorbida ) a la superficie del precipitado. Una oclusión ocurre cuando una impureza adsorbida queda atrapada físicamente dentro del cristal a medida que crece.
Además de sus aplicaciones en análisis químicos y radioquímica, la coprecipitación también es importante para muchos problemas ambientales relacionados con los recursos hídricos, incluido el drenaje ácido de minas , la migración de radionucleidos alrededor de los depósitos de desechos, el transporte de metales pesados tóxicos en sitios industriales y de defensa, las concentraciones de metales en los sistemas acuáticos , y tecnología de tratamiento de aguas residuales .
La coprecipitación también se utiliza como método de síntesis de nanopartículas magnéticas .
Distribución entre precipitado y solución
Hay dos modelos que describen la distribución del compuesto trazador entre las dos fases (el precipitado y la solución):
- Ley de Doerner-Hoskins (logarítmica):
- Ley de Berthelot-Nernst:
dónde:
- un y b son las concentraciones iniciales del trazador y de soporte, respectivamente;
- a - x y b - y son las concentraciones de trazador y portador después de la separación;
- x y y son las cantidades de trazador y el portador sobre el precipitado;
- D y λ son los coeficientes de distribución .
Para D y λ mayores que 1, el precipitado se enriquece en el trazador.
Dependiendo del sistema de co-precipitación y las condiciones, λ o D pueden ser constantes.
La derivación de la ley de Doerner-Hoskins supone que no hay intercambio de masa entre el interior de los cristales precipitantes y la solución. Cuando se cumple esta suposición, entonces el contenido del trazador en el cristal no es uniforme (se dice que los cristales son heterogéneos). Cuando se aplica la ley de Berthelot-Nernst, la concentración del trazador en el interior del cristal es uniforme (y se dice que los cristales son homogéneos). Este es el caso cuando es posible la difusión en el interior (como en los líquidos) o cuando se permite que los pequeños cristales iniciales se recristalicen. Los efectos cinéticos (como la velocidad de cristalización y la presencia de mezcla) influyen.