الترسيب المشترك

في الكيمياء ، يُعرف الترسيب المشترك ( CPT ) أو الترسيب المشترك بأنه ترسب مواد قابلة للذوبان عادةً في ظل الظروف المستخدمة. ^{[ 1 ] [ 2 ]} وبالمثل، في الطب ، يُعرف الترسيب المشترك (المشار إليه بالترسيب المناعي ) تحديدًا بأنه " فحص مصمم لتنقية مستضد واحد من خليط معقد باستخدام جسم مضاد نوعي مرتبط بدعامة خرزية". ^{[ 3 ]}

يُعدّ الترسيب المشترك موضوعًا هامًا في التحليل الكيميائي ، حيث قد يكون غير مرغوب فيه، ولكنه قد يُستغلّ أيضًا بشكل مفيد. في التحليل الوزني ، الذي يعتمد على ترسيب المادة المراد تحليلها وقياس كتلتها لتحديد تركيزها أو نقائها، يُشكّل الترسيب المشترك مشكلةً لأن الشوائب غير المرغوب فيها غالبًا ما تترسب مع المادة المراد تحليلها، مما ينتج عنه كتلة زائدة. ويمكن غالبًا التخفيف من هذه المشكلة عن طريق "الهضم" (انتظار وصول الراسب إلى حالة التوازن وتكوين جزيئات أكبر وأكثر نقاءً) أو عن طريق إعادة إذابة العينة وترسيبها مرة أخرى. ^{[ 4 ]}

من جهة أخرى، في تحليل العناصر النزرة، كما هو الحال غالبًا في الكيمياء الإشعاعية ، يُعدّ الترسيب المشترك في كثير من الأحيان الطريقة الوحيدة لفصل عنصر ما. ولأن تركيز العنصر النزري يكون منخفضًا جدًا (أحيانًا أقل من جزء واحد في التريليون) بحيث لا يمكن ترسيبه بالطرق التقليدية، فإنه يُرسب عادةً مع مادة حاملة ، وهي مادة ذات بنية بلورية مشابهة قادرة على دمج العنصر المطلوب. ومن الأمثلة على ذلك فصل الفرانسيوم عن العناصر المشعة الأخرى بترسيبه مع أملاح السيزيوم مثل بيركلورات السيزيوم . ويُنسب الفضل إلى أوتو هان في الترويج لاستخدام الترسيب المشترك في الكيمياء الإشعاعية.

توجد ثلاث آليات رئيسية للترسيب المشترك: التضمين، والاحتجاز، والامتزاز . ^{[ 4 ]} يحدث التضمين ( الاندماج في الشبكة البلورية) عندما تشغل الشوائب موقعًا في الشبكة البلورية للمادة الحاملة، مما يؤدي إلى عيب بلوري ؛ ويحدث هذا عندما يكون نصف قطر أيون الشوائب وشحنتها مشابهين لنصف قطر أيون المادة الحاملة وشحنتها. أما الاحتجاز فيحدث عندما تُحاصر الشوائب الممتزة فيزيائيًا داخل البلورة أثناء نموها. والمادة الممتزة هي شوائب مرتبطة (ممتزة) بسطح الراسب ارتباطًا ضعيفًا أو قويًا.

إلى جانب تطبيقاتها في التحليل الكيميائي والكيمياء الإشعاعية، فإن الترسيب المشترك مهم أيضًا للعديد من القضايا البيئية المتعلقة بالموارد المائية، بما في ذلك تصريف المياه الحمضية من المناجم ، وهجرة النويدات المشعة حول مستودعات النفايات، وانتقال المعادن الثقيلة السامة في المواقع الصناعية والدفاعية، وتركيزات المعادن في الأنظمة المائية ، وتكنولوجيا معالجة مياه الصرف الصحي . ^{[ 5 ]}

تُستخدم عملية الترسيب المشترك أيضاً كطريقة لتخليق الجسيمات النانوية المغناطيسية . ^{[ 6 ]}

هناك نموذجان يصفان توزيع المركب المتتبع بين الطورين (الراسب والمحلول): ^{[ 7 ] [ 8 ]}

• قانون دويرنر هوسكينز (اللوغاريتمي):

${\displaystyle \ln {\frac {a}{ax}}=\lambda \ln {\frac {b}{by}}}$

• قانون بيرتيلو-نيرنست:

${\displaystyle {\frac {x}{ax}}=D{\frac {y}{by}}}$

أين:

يمثل a و b التركيزات الأولية للمادة المتتبعة والمادة الحاملة، على التوالي؛

a − x و b − y هما تركيزا المادة المتتبعة والمادة الحاملة بعد الفصل؛

يمثل x و y كميات المادة المتتبعة والمادة الحاملة على الراسب؛

D و λ هما معاملا التوزيع .

بالنسبة لـ D و λ الأكبر من 1، يكون الراسب غنيًا بالمتتبع.

اعتمادًا على نظام الترسيب المشترك والظروف، قد يكون إما λ أو D ثابتًا.

يفترض قانون دورنر-هوسكينز عدم وجود تبادل للكتلة بين باطن البلورات المترسبة والمحلول. عند تحقق هذا الافتراض، يكون محتوى المادة المتتبعة في البلورة غير متجانس (وتُسمى البلورات غير متجانسة). أما عند تطبيق قانون بيرتيلو-نيرنست، فيكون تركيز المادة المتتبعة داخل البلورة متجانسًا (وتُسمى البلورات متجانسة). ويحدث هذا عندما يكون الانتشار داخل البلورة ممكنًا (كما في السوائل) أو عندما تُتاح للبلورات الصغيرة الأولية فرصة إعادة التبلور. وتلعب التأثيرات الحركية (مثل سرعة التبلور ووجود الاختلاط) دورًا مهمًا.

• قانون فاجانز-بانيث-هان