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Précipité

Introduction

En chimie et en métallurgie, un précipité est la formation d'une phase dispersée hétérogène dans une phase majoritaire. La formation d'un précipité est la précipitation. Le terme est aussi utilisé en biochimie, pour désigner la formation d'un agrégat moléculaire, par exemple d'anticorps, qui sédimente (ou est sédimenté par centrifugation) au fond du tube.

En chimie (La chimie est une science de la nature divisée en plusieurs spécialités, à l'instar de la physique et de la biologie avec lesquelles elle partage des espaces d'investigations communs ou proches.), cela désigne en général la formation d'un cristal (Cristal est un terme usuel pour désigner un solide aux formes régulières, bien que cet usage diffère quelque peu de la définition scientifique de ce mot. Selon l'Union internationale de cristallographie, tout solide...) solide d'un sel dans un liquide (La phase liquide est un état de la matière. Sous cette forme, la matière est facilement déformable mais difficilement compressible.). En métallurgie, cela peut en outre désigner la formation d'un cristal de composition donnée au sein (Le sein (du latin sinus, « courbure, sinuosité, pli ») ou la poitrine dans son ensemble, constitue la région ventrale supérieure du torse d'un animal, et en particulier celle des mammifères qui...) d'un alliage (Un alliage est une combinaison d'un métal avec un ou plusieurs autres éléments chimiques.). En météorologie, cela désigne la formation de gouttes d'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.) ou de cristaux de glace (La glace est de l'eau à l'état solide.) dans l'atmosphère, voir Précipitation.

Approche en chimie

Produit de solubilité

La présence d'un précipité stable résulte d'un équilibre thermodynamique (On peut définir la thermodynamique de deux façons simples : la science de la chaleur et des machines thermiques ou la science des grands systèmes en équilibre. La première définition est...) entre la phase (Le mot phase peut avoir plusieurs significations, il employé dans plusieurs domaines et principalement en physique :) liquide (solution) et la phase solide (sel).

Considérons une solution, par exemple une solution aqueuse de chlorure de sodium (Le sodium est un élément chimique, de symbole Na et de numéro atomique 11. C'est un métal mou et argenté, qui appartient aux métaux alcalins. On ne le trouve pas à l'état de corps pur dans la nature,...) NaCl (sel de cuisine). Si l'on met une faible quantité de sel dans l'eau, ce sel se dissout. À partir d'une quantité Cs donnée, qui dépend de la température, le sel ne se dissout plus : la solution est dite « saturée ».

Dans le cas où Cs croît avec la température, on peut avoir une dissolution d'un précipité par chauffage (Le chauffage est l'action de transmettre de l'énergie thermique à un objet, un matériau.) qui se reformera au refroidissement de la solution. Si C est la concentration de sel, alors :

C < Cs(T) : le sel est dissous ;
C > Cs(T) : le sel précipite (saturation).

La précipitation est notée comme une équation chimique :

Na+ + Cl- ↔ (NaCl)cr

où « Na+ » et « Cl- » désignent les espèces dissociées (le sel dissous) et « (NaCl)cr » désigne le sel cristallisé. En général, on note l'espèce dissoute sans indice, et on place une flèche sous l'espèce cristallisée :

Comme pour toute réaction d'équilibre, on peut définir une constante d'équilibre Ks, appelée produit de solubilité :

Ks(T) = [Na+]·[Cl-]
(lorsqu'il y a précipitation)

et le potentiel de cette constante pKs :

pKs = - log (Ks)

L'utilisation du Ks est plus générale, car les ions Na+ et Cl- peuvent provenir de plusieurs sels différents. Si les concentrations sont exprimées en fraction molaire, alors dans ce cas précis on a jusqu'à la précipitation

C = [Na+] = [Cl-]

soit

Ks = Cs2

Dans le cas général, on a deux ions Am+ et Bn- qui peuvent former un sel AnBm ; le produit de solubilité s'écrit :

Ks = [A m + ] n·[B n - ] m

Les mécanismes de précipitation

Les diverses utilisations de la précipitation en chimie

La formation d'un précipité peut caractériser la présence d'une espèce en solution en chimie analytique. C'est aussi le moyen de séparer une espèce présente dans un mélange, un ion (Un ion est une espèce chimique électriquement chargée. Le terme vient de l'anglais, à partir de l'adjectif grec ἰόν (ion), se traduisant...) métallique pour préparer le métal ou une espèce synthétisée à partir du mélange réactionnnel.

Approche en biochimie / immunochimie

La précipitation de biomolécules, particules ou cellules, leurs agrégats ou leurs complexes avec d'autres composés résulte d'une perte de solubilité et d'une augmentation de masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse inerte) et l'autre la contribution du corps à la force de gravitation (la masse grave)....) moléculaire ou pondérale (ex: formation de complexes antigènes/anticorps; agrégation de cellules (=agglutination); association de particules et cellules)). Elle peut aussi résulter d'un changement de la composition du milieu (devenant de polarité opposée aux biomolécules, ou par changement de la force (Le mot force peut désigner un pouvoir mécanique sur les choses, et aussi, métaphoriquement, un pouvoir de la volonté ou encore une vertu morale...) ionique), ou des caractéristiques des biomolécules (perte ou gain de groupes polaires par réaction chimique).

La précipitation entre en jeu dans:

  • les méthodes d'extraction et de purification, par "fractionnement",
  • les techniques d'analyse comme l'immunodiffusion/précipitation (radiale, Ouchtalony,...) très utilisées dans les tests sérologiques de diagnostic (Le diagnostic (du grec δι?γνωση, diágnosi, à partir de δια-, dia-, „par, à travers, séparation, distinction“ et γν?ση,...): le composé à analyser (usuellement une toxine (Une toxine est une substance toxique pour un ou plusieurs organismes vivants. Le Petit Larousse de 2009, toutefois, définit la toxine comme une « substance toxique élaborée par un...), cytokine...) diffuse dans un gel (ex: de gélose) et précipite à une distance proportionnelle à sa concentration en se complexant à un anticorps qui lui est spécifique et présent dans le gel, ou un autre ligand diffusant d'un autre puits. La technique "Fused Rocked Immuno-Electrophoresis" réalise cela dans un gel soumis à électrophorèse.
  • les techniques d'analyse utilisant des cellules ou particules (agglutination): les tests d'hémagglutination et inhibition de l'hémagglutination font réagir des anticorps ou des lectines avec des globules rouges qui agglutinent et sédimentent au fond du tube (ex: test de Coombs); les tests de diagnostic rapides font précipiter des particules d'or, des billes de latex (LaTeX est un système logiciel de composition de documents créé par Leslie Lamport. Plus exactement, il s'agit d'une collection de macro-commandes destinées à faciliter l'utilisation du...) ou de polystyrène, en solution ou sur une membrane ou migre par capillarité les réactifs ou l'échantillon.
  • l'immunoprécipitation réalise une purification à partir de milieux complexes dans un but analytique.
Source: Wikipédia publiée sous licence CC-BY-SA 3.0. Vous pouvez soumettre une modification à cette définition sur cette page.

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