Студопедия

КАТЕГОРИИ:

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника



Условия растворения осадков

Читайте также:
  1. C2 Раскройте на трех примерах научный вывод о том, что социальные условия влияют на характер и форму удовлетворения первичных (биологических, витальных) потребностей.
  2. I. При каких условиях эта психологическая информация может стать психодиагностической?
  3. PR в условиях глобализации окружающего пространства
  4. VIII.2.2) Условия действительности договора (сделки).
  5. А). Сожжены с образованием H2O (г) равные объемы водорода и ацетилена, взятые при одинаковых условиях. В каком случае выделится больше теплоты? Во сколько раз? (Ответ: 5,2).
  6. Административное принуждение в условиях чрезвычайного положения.
  7. Азиатская - в которой формированию государства способствовали климатические условия, повлиявшие на выполнение ирригационных и строительных работ.
  8. Акклимаьтзация в условиях холодного климата. Гигиенические мероприятия облегчающие процесс аклиматизации.
  9. Анализ коммерческой стратегии в условиях неопределенности.
  10. Анализ традиционных методов оценки экономической эффективности в условиях риска и неопределенности на примере инвестиционных проектов

 

В насыщенном растворе гетерогенной системы

Растворение

МА М+ + А-

Осаждение

 

растворение осадка, или сдвиг равновесия вправо, может быть осуществлено с помощью любого метода уменьшения концентрации свободных ионов М+ и А-:

 

1) связыванием этих ионов в другой, менее растворимый осадок;

2) связыванием ионов металлов в комплексное соединение;

3) связыванием аниона в малодиссоциированную кислоту;

4) окислением или восстановлением катиона или аниона. Рассмотрим подробно каждый из этих методов.

1. Связывание ионов в другой, менее растворимый осадок.Присутствие в анализируемых растворах большого числа ионов приводит к тому, что одновременно могут образовываться несколько малорастворимых электролитов. В общем случае катион М+ может образовывать два малорастворимых электролита с анионами А- и В- : МА и MB.

При К0s(МА) = К0s (МВ) и равных исходных концентрациях А- и В- будет происходить одновременное образование МА и MB в равных количествах. При К0s (МА) > К0s (МВ) исопоставимых концентрациях анионов происходит преимущественное образование MB. Отсюда следует, что чем меньше К0s , тем раньше (т.е. при меньшей концентрации) начнет выпадать осадок. Например, если в растворе присутствуют ионы SO2-4 и СО2-3, то при введении в него ионов кальция в осадок в первую очередь переходит карбонат кальция, так как Ks(CaCO3) < Ks(CaSO4).

Таким образом, можно последовательно одним и тем же осадителем разделять несколько ионов, зная значения Ks образующихся соединений. Данное явление называется дробным осаждением. В качественном анализе дробное осаждение применяется в том случае, когда осадки можно легко различить по внешнему виду, например по их окраске.

Теперь допустим, что имеется осадок сульфата кальция. Если к раствору с осадком добавить хлорид стронция, то сульфат кальция превратится в сульфат стронция. Происходит это потому, что раствор над осадком содержит сульфат-ионы SO2-4 . При добавлении хлорида стронция ионы SO2-4 образуют молекулы SrSO4. Так как сульфат стронция менее растворим (Ks(SrSO4) = 3,2 • 10-7), чем сульфат кальция (Ks(CaSO4)=1,3•10-4), то концентрация сульфат-ионов SO2-4 окажется достаточной, чтобы превысить Ks(SrSO4). Вследствие этого сульфат стронция начнет выпадать в осадок. В растворе уменьшится концентрация ионов SO2-4 , произведение ионов С(Са2+) • C(SO2-4 ) станет меньше Ks(CaSO4) и часть осадка сульфата кальция перейдет в раствор. Сульфат-ионы, перешедшие в раствор, связываются с ионами Sr2+. Так происходит процесс перехода малорастворимого соединения сульфата кальция в еще более малорастворимое соединение сульфат стронция. Этот процесс можно представить следующей схемой:



KS1

CaSO4 Ca2+ + SO2-4

+

Sr2+

↓↑KS2

SrSO4.

 

Наблюдаются два гетерогенных однотипных конкуриру­ющих равновесия. Конкуренцию за общий ион SO2-4 «выигрывает» тот ион (в нашем случае Sr2+), который образует малорастворимый электролит с меньшим значением Ks.

Сравнение значений констант растворимости Ks имеет смысл только в том случае, если рассматриваемые электролиты дают при диссоциации одинаковое число ионов. Например: a) AgI, AgCl, CaSO4, BaSO4; 6) Ag2CrO4, РbСl2, Pbl2, Ag2CO3; в) Ca3(PO4)2, Ba3(PO4)2, Mg3(PO4)2.

При рассмотрении конкурирующих однотипных гетерогенных равновесий с участием разнотипных электролитов (например, Са3(РО4)2 и CaSO4) математический аппарат значительно усложняется.



2. Связывание ионов металла малорастворимого сильного электролита в комплексное соединение. Присутствие веществ, способных образовывать с ионами, входящими в состав осадка, прочные комплексные соединения, значительно изменяет условия образования осадка. Чем прочнее комплексное соединение (чем меньше константа нестойкости), тем больше равновесие будет сдвинуто в сторону образования комплекса и растворения осадка.

В качестве примера рассмотрим систему из двух разнотипных равновесий:

 

AgCl ↔ Ag+ + Cl-;

[Ag(NH3)2]+ ↔ Ag+ + 2NH03.

 

При пропускании аммиака через насыщенный раствор AgCl (первое гетерогенное равновесие) образуется комплексный ион [Ag(NH3)2]+ и возникает новое, уже гомогенное равновесие, обусловленное диссоциацией ком­плексного иона [Ag(NH3)2]+ (второе равновесие).

В результате образования комплексного иона активность ионов серебра в растворе уменьшится, что вызовет растворение осадка хлорида серебра AgCl. По мере добавления новых порций аммиака данный осадок можно полностью растворить.

В систематическом анализе катионов второй группы реакцию образования комплексных соединений и затем их разрушения используют при разделении ионов Hg2+2 и Ag+.

В общем виде процесс растворения осадка с образованием комплексного соединения можно выразить схемой:

 

где МА - малорастворимый сильный электролит; L - комплексообразующий реагент, или лиганд, [M(L)n]+ - растворимое комплексное соединение.

3. Связывание аниона в малодиссоциированную кислоту. Растворимость труднорастворимых солей, образованных анионами слабых кислот (СО2-3, РО3-4, С2О2-4 ), зависит от значения рН раствора, что объясняется конкуренцией за анион между катионами металла и протонами.

Эту конкуренцию за анионы, например карбонат-ион СО2-3, можно представить следующей схемой:

 

Вначале раствор, соприкасающийся с осадком карбоната кальция СаСО3, является насыщенным относительно этого осадка. Это означает, что произведение концентраций ионов С(Са2+) • С(СО2-3) равно константе растворимости карбоната кальция Ks(CaCO3). При приливании хлороводородной кислоты ионы водорода начинают связывать карбонат-ионы СО2-3 в молекулы угольной кислоты, которая в конечном итоге распадается на СO2 и Н2О. В растворе уменьшается концентрация карбонат-ионов и гетерогенное равновесие 1 сместится в сторону образования новых ионов кальция и карбонат-ионов, т.е. часть осадка переходит в раствор. Возникает новое, уже гомогенное равновесие 2. При добавлении определенного количества кислоты, т.е. при определенном значении рН, может произойти полное растворение осадка карбоната кальция.

В общем случае для растворения труднорастворимых электролитов в раствор добавляют такой электролит, ионы которого могут образовать малодиссоциированное соединение с одним из ионов труднорастворимого электролита. Например, растворение гидроксидов Fe(OH)3 и Mg(OH)2 происходит потому, что ионы ОН- этих гидроксидов связываются в малодиссоциирующие соединения Н2О и NH4OH:

 

Fe(OH)3 + ЗНСl = FeCl3 + ЗН2О;

Mg(OH)2 + 2NH4Cl = MgCl2 + 2NH4OH.

Растворение осадка гидроксида магния Mg(OH)2 в солях аммония используется в аналитической практике для разделения ионов Mg2+ и Fe3+.

4. Окисление или восстановление катиона или аниона.Растворение осадков может происходить в результате изменения степени окисления какого-либо элемента, входящего в состав твердой фазы, т.е. при протекании ОВ-процессов. Для осадка со свойствами восстановителя надо подобрать достаточно сильный окислитель, а для осадка со свойствами окислителя — сильный восстановитель. Например, анион С2О2-4 труднорастворимого электролита СаС2О4 является восстановителем и для него лучшим окислителем являются ионы МnО-4, добавляемые в гетерогенную систему 1 в виде раствора перманганата калия:

 

 

В этих двух системах (1 - гетерогенная, 2 - гомогенная) идет конкуренция за оксалат-ион С2О4 • Выигрывает ион МnО-4, который окисляет оксалат-ион, и в конечном итоге осадок растворяется, а выделение СО2 быстро смещает равновесие в сторону растворения осадка.

В некоторых случаях растворимость определяется соотношением констант растворимости Кs соединений высшей и низшей степени окисления. Например, Hg2Cl2 растворяется под действием пероксида водорода Н2О2, так как растворимость хлорида ртути HgCl2 значительно выше.

Кроме указанных способов растворения осадков, растворимость их может увеличиваться в присутствии посторонних электролитов, не имеющих одноименного иона в составе осадка. Например, если к осадку AgCl добавить раствор нитрата натрия, то ионы Ag+ и Сl- окружаются оболочками из ионов Na+ и NO-3. Это мешает взаимодействию ионов Ag+ и Сl- и полному осаждению хлорида серебра. Происходит уменьшение активности Ag+ и Сl-, вследствие чего произведение их активных концентраций уменьшается и наблюдается растворение осадка. Наблюдаемое явление называется солевым эффектом.

 


Дата добавления: 2014-11-13; просмотров: 68; Нарушение авторских прав


<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
Условия образования осадков | Понятие о коллоидных растворах
lektsii.com - Лекции.Ком - 2014-2017 год. (0.012 сек.) Главная страница Случайная страница Контакты