Լուծելիության արտադրանքը nis. Լուծելիության արտադրանք

Սահմանում

Եկեք մի քիչ լուծվող աղ, օրինակ՝ AgCl, լցնենք բաժակի մեջ և նստվածքին ավելացնենք թորած ջուր։ Այս դեպքում Ag + և Cl - իոնները, ձգվելով շրջակա ջրի դիպոլներով, աստիճանաբար պոկվում են բյուրեղներից և անցնում լուծույթի մեջ։ Բախվելով լուծույթում՝ Ag + և Cl - իոնները ձևավորում են AgCl մոլեկուլներ և նստում բյուրեղների մակերեսին։ Այսպիսով, համակարգում տեղի են ունենում երկու միմյանց հակադիր պրոցեսներ, որոնք հանգեցնում են դինամիկ հավասարակշռության, երբ լուծույթի մեջ նույնքան Ag + և Cl- իոններ են անցնում միավոր ժամանակում, որքան նստում են: Լուծույթում Ag + և Cl - իոնների կուտակումը դադարում է, պարզվում է հագեցած լուծույթ. Հետևաբար, մենք կդիտարկենք մի համակարգ, որտեղ այս աղի հագեցած լուծույթի հետ շփվելիս կա քիչ լուծվող աղի նստվածք: Այս դեպքում տեղի են ունենում երկու փոխադարձ հակադիր գործընթացներ.

1) Իոնների անցումը նստվածքից լուծույթին. Այս գործընթացի արագությունը կարելի է համարել հաստատուն մշտական ​​ջերմաստիճանում. V 1 = K 1;
2) լուծույթից իոնների նստեցում. Այս գործընթացի արագությունը V 2 կախված է Ag + և Cl - իոնների կոնցենտրացիայից: Զանգվածային գործողության օրենքի համաձայն.

Քանի որ համակարգը հավասարակշռության մեջ է, ուրեմն

V1 = V2
k2 = k1

• = k 2 / k 1 = const (T = const-ի համար)

Այսպիսով, կայուն ջերմաստիճանում քիչ լուծվող էլեկտրոլիտի հագեցած լուծույթում իոնների կոնցենտրացիաների արտադրյալը հաստատուն էարժեք . Այս արժեքը կոչվում է լուծելիության արտադրանք (PR):

Տրված օրինակում PRAgCl = . . Այն դեպքերում, երբ էլեկտրոլիտը պարունակում է երկու կամ ավելի միանման իոններ, լուծելիության արտադրանքը հաշվարկելիս այդ իոնների կոնցենտրացիան պետք է բարձրացվի համապատասխան հզորության:
Օրինակ, PRAg 2 S = 2

• ; PRPbI 2 = 2

Ընդհանուր դեպքում, A m B n էլեկտրոլիտի լուծելիության արտադրանքի արտահայտությունը
PRA m B n = [A] m [B] n:
Տարբեր նյութերի համար լուծելիության արտադրանքի արժեքները տարբեր են:
Օրինակ, PRCaCO 3 \u003d 4.8

• 10 -9; PRagCl \u003d 1.56 10 -10:

PR-ը հեշտ է հաշվարկել՝ իմանալով միացության լուծելիությունը տվյալ t°-ում:

Օրինակ 1
CaCO 3-ի լուծելիությունը 0,0069 կամ 6,9 է

• 10 -3 գ/լ. Գտեք PRCaCO 3:

Լուծում
Մենք արտահայտում ենք լուծելիությունը մոլերով.
SCaCO 3 = (6,9

· 10 -3 ) / 100,09 = 6.9. 10 -5 մոլ/լ

MCaCO3
Քանի որ CaCO 3-ի յուրաքանչյուր մոլեկուլ լուծարվելիս տալիս է մեկ Ca 2+ և CO 3 2- իոն, ապա
\u003d [CO 3 2-] \u003d 6.9

• 10 -5 մոլ/լ,

հետևաբար, PRCaCO 3 = = 6,9 10 -5 6,9 10 -5 = 4,8 10 -9

Իմանալով PR-ի արժեքը՝ կարելի է իր հերթին հաշվարկել նյութի լուծելիությունը մոլ/լ կամ գ/լ-ով:

Օրինակ 2
Լուծելիության արդյունք PRPbSO 4 = 2.2

• 10 -8 գ/լ.

Որքա՞ն է PbSO 4-ի լուծելիությունը:

Լուծում
Մենք նշում ենք PbSO 4-ի լուծելիությունը X մոլ / լ-ով: Լուծման մեջ մտնելով՝ PbSO 4-ի X մոլերը կտան X Pb 2+ իոններ և X SO 4 2- իոններ, այսինքն.

X
PRPbSO 4 = =

• < ПРAgCl - ненасыщенный раствор

• = PRAGCl - հագեցած լուծույթ

• > PRAGCl - գերհագեցած լուծույթ

Նստվածք է առաջանում, երբ քիչ լուծվող էլեկտրոլիտի իոնային կոնցենտրացիաների արտադրանքը գերազանցում է իր լուծելիության արտադրանքի արժեքը տվյալ ջերմաստիճանում:Երբ իոնային արտադրանքը հավասարվում է PR-ի արժեքին, տեղումները դադարում են: Իմանալով խառը լուծույթների ծավալն ու կոնցենտրացիան՝ կարելի է հաշվարկել, թե ստացված աղը նստելու է արդյոք։

Օրինակ 3
Արդյո՞ք նստվածք է առաջանում Pb(NO 3) 2-ի և NaCl-ի 0,2 M լուծույթների հավասար ծավալներով խառնելիս:
PRPbCl 2

• 10 -4 .

Լուծում
Երբ խառնվում է, լուծույթի ծավալը կրկնապատկվում է, և յուրաքանչյուր նյութի կոնցենտրացիան կնվազի կիսով չափ, այսինքն. դառնում է 0,1 Մ կամ 1,0

• 10 -1 մոլ/լ. Pb 2+-ի և Cl-ի կոնցենտրացիաները նույնն են լինելու: Հետեւաբար, 2 = 1 10 -1 (1 10 -1) 2 = 1 10 -3: Ստացված արժեքը գերազանցում է PRPbCl 2-ը (2.4 10 -4): Հետեւաբար, PbCl 2 աղի մի մասը նստում է: Վերոնշյալից կարելի է եզրակացնել, որ տեղումների ձևավորման վրա ազդում են տարբեր գործոններ։

Լուծումների կոնցենտրացիայի ազդեցությունը
PR-ի բավական մեծ արժեք ունեցող քիչ լուծվող էլեկտրոլիտը չի կարող նստվել նոսր լուծույթներից: Օրինակ, PbCl 2-ը չի նստեցվի Pb(NO 3) 2-ի և NaCl-ի 0,1 M լուծույթների հավասար ծավալներով խառնելիս: Հավասար ծավալներ խառնելիս յուրաքանչյուր նյութի կոնցենտրացիաները կդառնան 0,1 / 2 = 0,05 Մ կամ 5:

• 10 -2 մոլ/լ. Իոնային արտադրանք 2 \u003d 5 10 -2 (5 10 -2) 2 \u003d 12.5 10 -5. Ստացված արժեքը PRPbCl 2-ից փոքր է, հետևաբար տեղումներ չեն լինի:

Ներծծվող նյութի քանակի ազդեցությունը
Առավել ամբողջական տեղումների համար օգտագործվում է տեղումների ավելցուկ:
Օրինակ, մենք նստեցնում ենք BaCO 3 աղը՝ BaCl 2 + Na 2 CO 3 ® BaCO 3 ¯ + 2NaCl: Na 2 CO 3-ի համարժեք քանակություն ավելացնելուց հետո լուծույթում մնում են Ba 2+ իոններ, որոնց կոնցենտրացիան որոշվում է PR արժեքով։
CO 3 2- իոնների կոնցենտրացիայի ավելացումը, որը պայմանավորված է նստվածքի ավելցուկի ավելացմամբ (Na 2 CO 3), կհանգեցնի լուծույթում Ba 2+ իոնների կոնցենտրացիայի համապատասխան նվազմանը, այսինքն. կբարձրացնի այս իոնի նստեցման ամբողջականությունը:

Համանուն իոնի ազդեցությունը
Քիչ լուծելի էլեկտրոլիտների լուծելիությունը նվազում է նմանատիպ իոններ ունեցող այլ ուժեղ էլեկտրոլիտների առկայության դեպքում: Եթե ​​Na 2 SO 4 լուծույթը աստիճանաբար ավելացվում է BaSO 4 չհագեցած լուծույթին, ապա իոնային արտադրանքը, որն ի սկզբանե պակաս է եղել PRBaSO 4-ից (1.1

• 10-10), աստիճանաբար կհասնի PR-ին և կգերազանցի այն։ Կսկսվեն տեղումներ.

Ջերմաստիճանի ազդեցություն
PR-ը հաստատուն արժեք է մշտական ​​ջերմաստիճանում: Ջերմաստիճանի բարձրացման հետ PR-ն ավելանում է, հետևաբար տեղումները լավագույնս իրականացվում են սառեցված լուծույթներից:

Տեղումների տարրալուծում

Լուծելիության արտադրանքի կանոնը կարևոր է քիչ լուծվող նստվածքները լուծույթ տեղափոխելու համար: Ենթադրենք, որ անհրաժեշտ է լուծել BaCO 3-ի նստվածքը։ Այս նստվածքի հետ շփվող լուծույթը հագեցած է BaCO 3-ի նկատմամբ:
Սա նշանակում է, որ = PRBaCO 3:

Եթե ​​լուծույթին ավելացվի թթու, ապա H + իոնները կկապեն լուծույթում առկա CO 3 2- իոնները փխրուն կարբոնաթթվի մոլեկուլների մեջ.
2H + + CO 3 2- ® H 2 CO 3 ® H 2 O + CO 2 -
Արդյունքում, CO 3 2- իոնի կոնցենտրացիան կտրուկ կնվազի, իոնային արտադրանքը կդառնա PRBaCO 3-ի արժեքից պակաս: Լուծույթը չհագեցած կլինի BaCO 3-ի նկատմամբ և BaCO 3 նստվածքի մի մասը կմտնի լուծույթի մեջ: Բավարար քանակությամբ թթվի ավելացմամբ, ամբողջ նստվածքը կարող է լուծույթի վերածվել: Հետևաբար, նստվածքի տարրալուծումը սկսվում է այն ժամանակ, երբ, ինչ-ինչ պատճառներով, քիչ լուծվող էլեկտրոլիտի իոնային արտադրանքը դառնում է PR արժեքից պակաս: Նստվածքը լուծարելու համար լուծույթի մեջ ներմուծվում է էլեկտրոլիտ, որի իոնները կարող են փոքր-ինչ տարանջատված միացություն կազմել քիչ լուծվող էլեկտրոլիտի իոններից մեկի հետ։ Սա բացատրում է թթուների մեջ քիչ լուծվող հիդրօքսիդների տարրալուծումը։

Fe(OH) 3 + 3HCl ® FeCl 3 + 3H 2 O
OH - իոնները կապվում են թեթևակի տարանջատված H 2 O մոլեկուլների մեջ:

Աղյուսակ. Լուծելիության արտադրանք (SP) և որոշ քիչ լուծվող նյութերի լուծելիություն 25°C-ում

Բանաձև	Լուծելիություն	PR մոլ/լ
AgBr	7,94 . 10 -7	6,3 . 10 -13
AgCl	1,25 . 10 -5	1,56 . 10 -10
AgI	1,23 . 10 -8	1,5 . 10 -16
Ag2CrO4	1,0 . 10 -4	4,05 . 10 -12
BaSO4	7,94 . 10 -7	6,3 . 10 -13
CaCO3	6,9 . 10 -5	4,8 . 10 -9
PbCl2	1,02 . 10 -2	1,7 . 10 -5
PbSO4	1,5 . 10 -4	2,2 . 10 -8

ԴԺՎԱՐ լուծվող ԷԼԵԿՏՐՈԼԻՏՆԵՐ

Զանգվածի գործողության օրենքը կիրառելի է տարասեռ հավասարակշռության համակարգի համար, որը բաղկացած է քիչ լուծվող էլեկտրոլիտի (աղ, հիմք, թթու) բյուրեղներից և դրա իոններից՝ հագեցած լուծույթում: Դիտարկենք հավասարակշռությունը, որը դիտվում է դժվար լուծվող մի նյութի հագեցած լուծույթում, օրինակ՝ CaSO 4: Այս համակարգում նստվածքը հավասարակշռության մեջ է այս նյութի հագեցած լուծույթի հետ.

СaSO 4 Ca 2+ + SO 4 2–

նստվածքային լուծույթ

Հաստատված տարասեռ իոնային հավասարակշռության պայմաններում լուծույթի մեջ անցնում են այնքան իոններ մեկ միավոր ժամանակում, որքան նորից վերադառնում են նստվածք (չնչին լուծելիության պատճառով ենթադրում ենք, որ լուծույթում էլեկտրոլիտի իոնացման աստիճանը 1 է): Նստվածքի տարրալուծման գործընթացի հավասարակշռության հաստատունը հետևյալն է.

որտեղից, K∙ TV = ∙

Պինդ մարմնի կոնցենտրացիան հաստատուն արժեք է.

TV = Const.

Հաշվի առնելով դա՝ K∙ հեռուստացույցը որպես երկու հաստատուն արժեքների արտադրյալ կարող է համարվել նաև հաստատուն արժեք, տվյալ նյութի որոշակի հաստատուն հատկանիշ։ Այս հաստատունը կոչվում է լուծելիության արտադրանք: Այն նշվում է PR-ով.

Կալցիումի սուլֆատի հագեցած լուծույթի համար 25°C-ում լուծելիության արդյունքը պարզվել է 3,72∙10 -5 գ-իոն 2 / լ 2:

Լուծելիության արտադրանքը բնութագրում է էլեկտրոլիտների լուծելիությունը: Երկուական էլեկտրոլիտների համար լուծելիությունը թվայինորեն հավասար է

ս = √PR.

Ընդհանուր դեպքում, եթե վատ լուծվող էլեկտրոլիտը ունի բարդ բաղադրություն A n B m, և դրա տարանջատման ընթացքում ձևավորվում են ավելի քան երկու իոններ.

A n B m ↔ nA a + + mB b –,

ապա հավասարակշռության հաստատունների արտահայտման մեջ իոնների կոնցենտրացիաները գրվում են ստոյխիոմետրիկ գործակիցներին հավասար հզորություններով. nԵվ մ.

PR \u003d n [B b - ] m

Հետևաբար, Խնայողաբար լուծվող էլեկտրոլիտի հագեցած ջրային լուծույթի համար նրա իոնների հավասարակշռված մոլային կոնցենտրացիաների արտադրյալը ստոյխիոմետրիկ գործակիցներին հավասար հզորությամբ տվյալ ջերմաստիճանում հաստատուն արժեք է, որը կոչվում է լուծելիության արտադրանք:

Համեմատելով քիչ լուծվող աղերի լուծելիության արտադրանքի արժեքները՝ կարելի է տեսնել, թե դրանցից որն է ավելի լավ լուծվում (Աղյուսակ 15):

PR արժեքները օգտագործվում են ընդհանուր քիմիայի, անալիտիկ քիմիայի, հիդրոքիմիայի, օվկիանոսի քիմիայի, էկոլոգիայի և այլնի մեջ, քանի որ դրանք թույլ են տալիս քանակականացնել.

տեղումների ձևավորման և տարրալուծման պայմաններ.

PR-ի արժեքից հետևում է նստվածքի առաջացման և տարրալուծման պայմանը.

Եթե ​​n [B b - ] m = PR, ապա նստվածքը հավասարակշռության մեջ է լուծույթի հետ (հագեցած լուծույթ);

Եթե ​​n [B b - ] m > PR, ապա նստվածքը նստում է (գերհագեցած լուծույթ);

Եթե ​​n [B b - ] m< ПР, то осадок растворяется (ненасыщенный раствор).

Աղյուսակ 15

Որոշների լուծելիության արտադրանքը

քիչ լուծվող էլեկտրոլիտներ 25 ° C ջերմաստիճանում

Էլեկտրոլիտ		Էլեկտրոլիտ		Էլեկտրոլիտ

Այսպիսով, եթե կոնկրետ քիմիական ռեակցիայի ժամանակ դրան մասնակցող իոնների կոնցենտրացիաների արտադրանքը դառնում է ավելի մեծ, քան լուծելիության արտադրանքը, ապա նստվածք է առաջանում քիչ լուծվող նյութից։ Եվ հակառակը, եթե տվյալ էլեկտրոլիտի իոնների կոնցենտրացիաների արտադրյալը իր հագեցած լուծույթում որոշակի ռեակցիայի արդյունքում դառնում է ավելի քիչ, քան այս էլեկտրոլիտի իոնների լուծելիության արտադրանքը, ապա նստվածքը գնում է լուծույթ։

Վերոնշյալից կարելի է եզրակացնել, որ տեղումների ձևավորման վրա ազդում են տարբեր գործոններ։

Լուծումների կոնցենտրացիայի ազդեցությունը. PR-ի բավական մեծ արժեք ունեցող քիչ լուծվող էլեկտրոլիտը չի կարող նստվել նոսր լուծույթներից:Օրինակ, PbCl 2-ը չի նստեցվի Pb(NO 3) 2-ի և NaCl-ի 0,1 M լուծույթների հավասար ծավալներով խառնելիս: Հավասար ծավալներ խառնելիս յուրաքանչյուր նյութի կոնցենտրացիաները կդառնան 0,1 / 2 = 0,05 Մ կամ 5 10 -2 մոլ / լ: Իոնային արտադրանք 2 = 5 10 -2 (5 10 -2) 2 = 12,5 10 -5: Ստացված արժեքը փոքր է PR(PbCl 2-ից), հետևաբար տեղումներ չեն լինի:

Ներծծվող նյութի քանակի ազդեցությունը.Առավել ամբողջական տեղումների համար օգտագործվում է տեղումների ավելցուկ: Օրինակ, մենք նստեցնում ենք BaCO 3 աղը.

BaCl 2 + Na 2 CO 3 → BaCO 3 ↓ + 2NaCl:

Na 2 CO 3-ի համարժեք քանակություն ավելացնելուց հետո լուծույթում մնում են Ba 2+ իոններ, որոնց կոնցենտրացիան որոշվում է PR արժեքով։ CO 3 2- իոնների կոնցենտրացիայի ավելացումը, որը պայմանավորված է նստվածքի ավելցուկի ավելացմամբ (Na 2 CO 3), կհանգեցնի լուծույթում Ba 2+ իոնների կոնցենտրացիայի համապատասխան նվազմանը, այսինքն. կբարձրացնի այս իոնի նստեցման ամբողջականությունը:

Նույնանուն իոնի ազդեցությունը.Քիչ լուծելի էլեկտրոլիտների լուծելիությունը նվազում է նմանատիպ իոններ ունեցող այլ ուժեղ էլեկտրոլիտների առկայության դեպքում: Եթե ​​Na 2 SO 4 լուծույթը աստիճանաբար ավելացվի BaSO 4-ի չհագեցած լուծույթին, ապա իոնային արտադրանքը, որն ի սկզբանե պակաս էր PR-ից (BaSO 4) (1,1 10 -10), աստիճանաբար կհասնի PR և կգերազանցի այն։ Կսկսվեն տեղումներ.

Սա օգտագործվում է, օրինակ, արժեքավոր մետաղների նստեցման ժամանակ: Օրինակ՝ PR AgCl ջրի մեջ =1,6×10 -10: Նման լուծույթում արծաթի կոնցենտրացիան AgCl-ի վրա կլինի

Շա՞տ է, թե՞ քիչ։ Դա 1,4 միլիգրամ արծաթ է, որը թափվում է ֆիլմերի գործարանում լվացքի յուրաքանչյուր լիտր հեղուկի հետ: Եթե ​​լվանում ենք ոչ թե ջրով, այլ 0,1 N NaCl լուծույթով, ապա

PR/ = 1,6×10 -9 մոլ/լ,

դրանք. լուծույթում տարվող արծաթի կոնցենտրացիան կնվազի 10000-ով։

Ջերմաստիճանի ազդեցությունը. PR-ը հաստատուն արժեք է մշտական ​​ջերմաստիճանում: Ջերմաստիճանի բարձրացման հետ PR-ն ավելանում է, հետևաբար տեղումները լավագույնս իրականացվում են սառեցված լուծույթներից:

Նստվածքների տարրալուծում.Լուծելիության արտադրանքի կանոնը կարևոր է քիչ լուծվող նստվածքները լուծույթ տեղափոխելու համար: Ենթադրենք, որ անհրաժեշտ է լուծել BaCO 3-ի նստվածքը։ Այս նստվածքի հետ շփվող լուծույթը հագեցած է BaCO 3-ի նկատմամբ։ Սա նշանակում է, որ

= PR (BaCO 3):

Եթե ​​լուծույթին ավելացվի թթու, ապա H + իոնները կկապեն լուծույթում առկա CO 3 2- իոնները փխրուն կարբոնաթթվի մոլեկուլների մեջ.

2H + + CO 3 2- → H 2 CO 3

Արդյունքում, CO 3 2- իոնի կոնցենտրացիան կտրուկ կնվազի, իոնային արտադրանքը կնվազի PR-ի արժեքից (BaCO 3): Լուծույթը չհագեցած կլինի BaCO 3-ի նկատմամբ և BaCO 3 նստվածքի մի մասը կմտնի լուծույթի մեջ: Բավարար քանակությամբ թթվի ավելացմամբ, ամբողջ նստվածքը կարող է լուծույթի վերածվել: Հետևաբար, նստվածքի տարրալուծումը սկսվում է այն ժամանակ, երբ, ինչ-ինչ պատճառներով, քիչ լուծվող էլեկտրոլիտի իոնային արտադրանքը դառնում է PR արժեքից պակաս: Նստվածքը լուծարելու համար լուծույթի մեջ ներմուծվում է էլեկտրոլիտ, որի իոնները կարող են փոքր-ինչ տարանջատված միացություն կազմել քիչ լուծվող էլեկտրոլիտի իոններից մեկի հետ։ Սա բացատրում է թթուների մեջ քիչ լուծվող հիդրօքսիդների տարրալուծումը։

Fe(OH) 3 + 3HCl → FeCl 3 + 3H 2 O

OH‾ իոնները միանում են թեթևակի տարանջատված H 2 O մոլեկուլներին:

Իմանալով PR-ը՝ կարելի է բացատրել, թե ինչու են որոշ նյութեր լուծվում, իսկ մյուսները՝ ոչ: Ընդհակառակը, հեշտ է բացատրել, թե ինչու են որոշ նյութեր նստում, իսկ մյուսները՝ ոչ:

Օրինակ, FeS-ը լուծվում է աղաթթվի մեջ, բայց CuS-ը՝ ոչ.

FeS + 2HCl → FeCl 2 + H 2 S

PR (FeS) արժեքները = 3,7 10 -19, PR (CuS) = 8,5 10 -45: Սրանից հետևում է, որ պղնձի սուլֆիդի դեպքում հագեցած լուծույթում կան շատ քիչ S 2– իոններ, և H 2 S մոլեկուլները չեն առաջանա, և, հետևաբար, պղնձի սուլֆիդի հագեցած լուծույթում հավասարակշռությունը չի խախտվի։ Նստվածքը չի լուծվի: Երկաթի (II) սուլֆիդի դեպքում սուլֆիդային իոնները բավարար են H 2 S մոլեկուլներ ձևավորելու համար, և հավասարակշռությունը տեղափոխվում է աջ: Երկաթի(II) սուլֆիդային նստվածքը լուծվում է։

Մեկ այլ օրինակ.

FeCl 2 + H 2 S ≠

FeCl 2 + (NH 4) 2 S \u003d FeS ↓ + 2NH 4 Cl

Ծծմբաթթուն թույլ է (K 2 = 1 10 -14): Հետևաբար, պայմանը կատարելու համար բավարար S 2- իոններ չկան

> PR,

և մնացորդ չկա:

Ամոնիումի սուլֆիդը ուժեղ էլեկտրոլիտ է, և սուլֆիդի իոնները բավարար են վերը նշված պայմանը կատարելու համար: Իսկ դա բերում է տեղումների։

Լուծելիության արտադրանքը կարող է օգտագործվել լուծույթներից տեղումների միջոցով ընտրողաբար առանձնացնելու իոնները:

Օրինակ՝ հաշվի առեք տեղումները Ba 2+ և Sr 2+ իոններ 0,010 մոլ/լ BaCl 2 և 0,020 մոլ/լ SrCl 2 պարունակող լուծույթից՝ Na 2 SO 4 խտացված լուծույթով։

Հարաբերություններով որոշվում է բարիումի և ստրոնցիումի սուլֆատների PR-ը

PR = = 1,5 10 -9;

PR \u003d 7.6 10 -7.

Հետևաբար, բարիումի սուլֆատի տեղումներ 0,010 մոլ/լ Ba 2+ իոնների առկայության դեպքում տեղի չի ունենա մինչև SO 4 2- իոնների կոնցենտրացիան չհասնի արժեքին:

1,5 10 -9 / 0,010 \u003d 1,5 10 -7 մոլ / լ:

Ստրոնցիումի սուլֆատի տեղումները կսկսվեն սուլֆատի իոնի կոնցենտրացիայից, որը հավասար է

7.6 10 -7 / 0.020 = 3.8 10 -5 մոլ / լ:

Հետեւաբար, բարիումի իոնները կսկսեն նստել առաջինը: Երբ սուլֆատ իոնների կոնցենտրացիան հասնում է 3,8·10 -5 մոլ/լ-ի, կսկսվեն ստրոնցիումի սուլֆատի տեղումները։ Այդ ժամանակ լուծումը կմնա

1,5 10 -9 / 3,8 10 -5 \u003d 3,9 10 -5 մոլ / լ:

Սա կկազմի բարիումի իոնների սկզբնական քանակի ընդամենը 0,39%-ը։ Բարիումի իոնների մնացած 99,6%-ը կտեղավորվի մինչև ստրոնցիումի սուլֆատի նստվածքը:

Էջ 1

ԳՈՐԾՈՒՆԵՈՒԹՅՈՒՆ #

Առարկա:Տարասեռ հավասարակշռություն. Լուծելիության հաստատուն:

Թեման ուսումնասիրելու մոտիվացիա.Կենսաբանական հեղուկ միջավայրում գերակշռում են ոչ միատարր, այլ տարասեռ հավասարակշռությունները։ Այս հավասարակշռությունների և դրանց տեղաշարժերի ուղղության ուսումնասիրությունը մեծ գործնական նշանակություն ունի մարմնում քիչ լուծվող նյութերի ձևավորման և տարրալուծման ձևերը հասկանալու համար։

Կենսաբանական էվոլյուցիան ուսումնասիրող գիտնականները կարծում են, որ ջրի մեջ բնական միացությունների տարբեր լուծելիությունը մեծ ազդեցություն է ունեցել կենդանի օրգանիզմներում դրանց պարունակության վրա: Ջրի մեջ միացությունների լուծելիության և մի շարք տարրերի իոնների թունավոր ազդեցության միջև սերտ կապ կա։ Օրինակ, Al 3+ իոնների ներմուծումն օրգանիզմ՝ վատ լուծվող AlPO 4-ի առաջացման պատճառով հանգեցնում է ռախիտի:

Տեղումների ռեակցիաները կազմում են տեղումների մեթոդի հիմքը, որը լայնորեն կիրառվում է դեղագործական արտադրանքի քանակական վերլուծության մեջ։ Տեղումների մեթոդը օգտագործվում է մեզի, ստամոքսահյութի, արյան մեջ քլորիդների կլինիկական վերլուծության մեջ. սանիտարահիգիենիկ վերլուծության մեջ - խմելու ջրի վերլուծության մեջ:

Թիրախ:Ուսումնասիրել տարասեռ հավասարակշռությունը քիչ լուծվող էլեկտրոլիտների հագեցած լուծույթներում:

Ուսումնասիրության նպատակները.

1. Ձեռք բերեք քիչ լուծվող էլեկտրոլիտների հագեցած լուծույթներում լուծելիության հաստատունը հաշվարկելու հմտություններ:

2. Ձեռք բերեք էլեկտրոլիտի լուծելիությունը էլեկտրոլիտի լուծելիության հաստատունի արժեքով հաշվարկելու հմտություններ:

3. Ձեռք բերեք տեղումների առաջացումը և տարրալուծումը կանխատեսելու հմտություններ:

Դասի տևողությունը- 165 րոպե (135 ուսուցման ժամանակ և 30 րոպե ընդմիջում):

Դասի գտնվելու վայրը- ուսումնական սեմինար (ընդհանուր քիմիայի ամբիոն)

Աշակերտի ինքնուրույն աշխատանքի առաջադրանքներ արտադասարանական ժամերին (ինքնաուսուցում).

Ա. Վերահսկիչ հարցեր

1. Տարասեռ հավասարակշռություն քիչ լուծվող էլեկտրոլիտների հագեցած լուծույթներում:

2. Լուծելիության հաստատուն.

3. Նստվածքների առաջացման և տարրալուծման պայմանները. Համանուն իոնների ազդեցությունը քիչ լուծվող էլեկտրոլիտի լուծելիության վրա։

1. Ընդհանուր քիմիա. Կենսաֆիզիկական քիմիա. Կենսածին տարրերի քիմիա. Դասագիրք համալսարանների համար / Յու.Ա. Էրշով, Վ.Ա. Պոպկովը, Ա.Ս. Բերլանդ և ուրիշներ - 2-րդ հրատ. - Մ.: ՎՇ, 2000 թ.

2. Ընդհանուր քիմիայի սեմինար. Կենսաֆիզիկական քիմիա. Կենսածին տարրերի քիմիա / խմբ. Վ.Ա. Պոպկովա, Ա.Վ. Բաբկովա - Մ.: ՎՇ, 2006 թ.

3. Պուզակով Ս.Ա., Պոպկով Վ.Ա., Ֆիլիպովա Ա.Ա. Ընդհանուր քիմիայի առաջադրանքների և վարժությունների ժողովածու. - Մ.: ՎՇ, 2007 թ.

4. Ընդհանուր և կենսաօրգանական քիմիայի սեմինար / խմբ. Պոպկովա Վ.Ա. - 3-րդ հրատ.-Մ .: «Ակադեմիա» հրատարակչական կենտրոն, 2008.-240-ական թթ.

Բ. Ուսումնական նյութ.

Խնայողաբար լուծվող էլեկտրոլիտների հագեցած լուծույթներում այդ էլեկտրոլիտների իոնների կոնցենտրացիայի արտադրյալը, հասցված նրանց ստոյխիոմետրիկ գործակիցների հզորությանը, որոշակի ջերմաստիճանում հաստատուն արժեք է և կոչվում է լուծելիության հաստատուն (Ks):

Ելնելով Ks-ի արժեքից՝ հնարավոր է կանխատեսել էլեկտրոլիտային նստվածքների առաջացումը և տարրալուծումը.

1. 
   Էլեկտրոլիտը նստում է, երբ լուծույթում նրա իոնների կոնցենտրացիաների արտադրյալը Ks-ից մեծ է:
2. 
   Էլեկտրոլիտի նստվածքը լուծվում է, երբ լուծույթում էլեկտրոլիտի իոնների կոնցենտրացիաների արտադրյալը փոքր է այս էլեկտրոլիտի Ks արժեքից։

Դ.Ուսումնական առաջադրանքներ

Նշում.Եթե ​​էլեկտրոլիտի լուծելիությունը արտահայտված է մոլ/լ-ով, ապա սա էլեկտրոլիտի մոլային կոնցենտրացիան է:

Առաջադրանք թիվ 1 BaF 2-ի լուծելիությունը ջրի մեջ 18°C ​​ջերմաստիճանում կազմում է 7,5·10 -3 մոլ/լ: Այս ջերմաստիճանում հաշվարկեք BaF 2-ի լուծելիության հաստատունը:

Տրված է. Լուծում.

C (Ba F 2) \u003d 7.5 10 -3 մոլ / լ 1. BaF 2 ⇄ Ba 2+ + 2F -

Ks-? Ks (BaF 2) \u003d [Ва 2+] 2

1. 
   1 մոլ BaF 2-ի տարանջատման ժամանակ առաջանում են 1 մոլ Ba 2+ իոններ և 2 մոլ F - իոններ;

[Ba 2+] = 7,5 10 -3 մոլ/լ; \u003d 2 7,5 10 -3 \u003d 1,5 10 -2 մոլ / լ:

1. 
   BaF 2 լուծելիության հաստատունը հետևյալն է.

Ks (BaF 2) \u003d 7,5 10 -3 (1,5 10 -2) 2 \u003d 16,875 10 -7 \u003d 1,69 10 -6
Պատասխան՝ Ks (BaF 2) = 1,69 10 -6
Առաջադրանք թիվ 2. Մանգանի սուլֆիդի MnS լուծելիության հաստատունը 25°C-ում 2,5 x 10 -10 է: Հաշվե՛ք մանգանի սուլֆիդի լուծելիությունը ջրում (մոլ/լ-ով) այս ջերմաստիճանում։

Տրված է՝ Լուծում.

Ks (MnS) \u003d 2,5 10 -10 1. MnS ⇄ Mn 2+ + S 2-

C(MnS) - ? Ks (MnS) = ·

1. 
   1 մոլ MnS-ի տարանջատման ժամանակ առաջանում է 1 մոլ Mn 2+ և S 2- իոններ, հետևաբար Mn 2+ և S 2- իոնների կոնցենտրացիաները հավասար են MnS-ի կոնցենտրացիային (լուծելիությունը մոլ/լ-ով): էլեկտրոլիտ. Նշելով Mn 2+ և S 2- իոնների կոնցենտրացիաները X-ի միջոցով՝ ստանում ենք.

Ks (MnS) \u003d X X \u003d X 2, հետևաբար X \u003d

X =

Պատասխան՝ մանգանի սուլֆիդի լուծելիությունը ջրի մեջ 25 ° C-ում կազմում է 1,58 10 -5 մոլ/լ:
Առաջադրանք թիվ 3. Ks (CdS) = 7.1 10 -28: Արդյո՞ք կադմիումի սուլֆիդի CdS նստվածքը կտեղավորվի, եթե կադմիումի նիտրատի Cd (NO 3) 2 0,1 N լուծույթին ավելացնեն 0,01 N նատրիումի սուլֆիդի Na 2 S լուծույթի նույն ծավալը: Սկզբնական էլեկտրոլիտների տարանջատման աստիճանը վերցված է հավասար միասնության։

Տրված է՝ Լուծում.

Ks (CdS) \u003d 7.1 10 -28 1. CdS⇄ Cd 2+ + S 2-

V (Cd (NO 3) 2) \u003d V (Na 2 S) \u003d 1 լ CdS նստվածք ձևավորվում է, եթե [ S 2- ]> Ks (CdS)

C f equiv (Cd (NO 3) 2) = 0.1 մոլ / լ 2. Cd (NO 3) 2 ⇄ Cd 2+ + 2NO 3 -

C f equiv (Na 2 S) \u003d 0,01 մոլ / լ C (Cd 2+) \u003d C (Cd (NO 3) 2)

α(Cd(NO 3 ) 2 ) = α(Na 2 S) = 1 C(Cd(NO 3) 2) = ½ C f համարժեք (Cd(NO 3) 2)

Արդյո՞ք CdS- նստվածք է առաջանում: C (Cd (NO 3) 2) \u003d ½ 0.1 \u003d 0.05 մոլ / լ

C (Cd 2+) \u003d 0,05 մոլ / լ (լուծույթները խառնելուց առաջ)

3. Na 2 S⇄ 2Na + + S 2-

C (S 2-) = C (Na 2 S); C(Na 2 S) = ½ C f համարժեք (Na 2 S)

C (Na 2 S) \u003d ½ 0,01 \u003d 0,005 մոլ / լ; C(S 2-) = 0,005 մոլ/լ (լուծույթները խառնելուց առաջ):

4. 1 լ Cd (NO 3) 2-ը և 1 լ Na 2 S-ը խառնելուց հետո լուծույթի ծավալը կրկնապատկվել է, իսկ իոնների կոնցենտրացիան միավոր ծավալի վրա կիսով չափ կնվազի և կդառնա հավասար.

C (Cd 2+) \u003d 0.05: 2 \u003d 0.025 մոլ / լ \u003d 2.5 10 -2 մոլ / լ

C(S 2-) \u003d 0,005: 2 \u003d 0,0025 մոլ / լ \u003d 2,5 10 -3 մոլ / լ

5. [S 2-] = 2,5 10 -2 2,5 10 -3 = 6,25 10 -5

6. [ S 2- ]> Ks (CdS)

6.25 10 -5 > 7.1 10 -28 հետևաբար CdS-ը նստելու է

Դ. Անկախ լուծման առաջադրանքներ.

Խնդիր 1. Սենյակային ջերմաստիճանում հագեցած կապարի (II) սուլֆատի PbSO 4 լուծույթում պարունակվում է 0,132 գ աղ։ Հաշվել Ks (PbSO 4): (Պատասխան՝ 2.1 10 -8)։

Առաջադրանք 2 . Արծաթի յոդիդի AgI լուծելիության հաստատունը 25°C-ում 1,5·10 -16: Հաշվե՛ք AgI-ի լուծելիությունը ջրում այս ջերմաստիճանում (մոլ/լ): (Պատասխան՝ AgI-ի լուծելիությունը 1,22·10 -8 մոլ/լ է):
3. Արդյո՞ք արծաթի բիքրոմատը Ag 2 Cr 2 O 7 կտեղավորվի AgNO 3 և K 2 Cr 2 O 7 0,05 N լուծույթների հավասար ծավալներ խառնելիս: Ks (Ag 2 Cr 2 O 7) \u003d 2 10 -7 (25 ° C): AgNO 3-ի և K 2 Cr 2 O 7-ի դիսոցման աստիճանը վերցված է հավասար մեկի։ (Պատասխան՝ Ag 2 Cr 2 O 7 տեղումներ կան):

Էջ 1

6. Լուծելիության հաստատուն. Լուծելիություն.

Լուծույթից և նստվածքից բաղկացած համակարգում կա երկու գործընթաց՝ նստվածքի տարրալուծում և տեղումներ։ Այս երկու գործընթացների արագությունների հավասարությունը հավասարակշռության պայմանն է։

Հագեցած լուծույթը լուծույթ է, որը հավասարակշռության մեջ է նստվածքի հետ:

Եկեք կիրառենք զանգվածի գործողության օրենքը նստվածքի և լուծույթի միջև հավասարակշռության վրա:

AgCl (պինդ) Ag + + Cl -

Քանի որ = const, մենք ունենք.

K = K SAgCl = Ընդհանուր առմամբ ունենք.

A m B n (պինդ) mA + n + nB -m և K S (A m B n) = m  n:

Լուծելիության հաստատուն K S (կամ լուծելիության արտադրանք PR) - իոնների կոնցենտրացիաների արտադրանքը քիչ լուծվող էլեկտրոլիտի հագեցած լուծույթում - հաստատուն արժեք է և կախված է միայն ջերմաստիճանից:

K S արժեքների օրինակներ մի շարք աղերի համար.

K S (AgCl) \u003d 1.610 -10

K S (Ag 2 CrO 4) \u003d 1.110 -12

K S (Ag 2 S) \u003d 610 -50:

Լուծելիությունքիչ լուծվող նյութը կարող է արտահայտվել մոլերով մեկ լիտրում: Կախված s-ի արժեքից՝ նյութերը կարելի է բաժանել վատ լուծվող՝ սների< 10 -4 моль/л, среднерастворимые - 10 -4 моль/л  s  10 -2 моль/л и хорошо растворимые s >10 -2 մոլ/լ.

Միացությունների լուծելիությունը կապված է դրանց լուծելիության հաստատունի հետ։ AgCl-ի համար մենք ունենք.

AgCl (պինդ) Ag + + Cl -

Լուծելիություն s - AgCl-ի մոլային կոնցենտրացիան լուծույթում.

s = = m/(MV) = s = = .

Հետևաբար K S AgCl =  = s 2 և s=
.

Ընդհանուր առմամբ A m B n-ի համար ունենք՝ A m B n (պինդ) mA +n + nB -m.

K S (A m B n) = m  n = (ms) m (ns) n = m m n n s m+n .

Օրինակ. Գտե՛ք AgCl (K S = 1,610 -10) և Ag 2 CrO 4 (K S = 1,210 -12) լուծելիությունը։

Լուծում. AgCl Ag + + Cl -,

K S \u003d s 2, s \u003d
\u003d 1,3410 -5 մոլ / լ:

Ag 2 CrO 4 2Ag + + CrO 4 2-

K S = (2s) 2 s = 4s 3, s =
\u003d 6,510 -5 մոլ / լ:

Թեև սովորաբար լուծելիությունն ավելի ցածր է, KS-ն ավելի ցածր է, այս դեպքում տարբեր տեսակի միացությունների համար s(AgCl)< s(Ag 2 CrO 4), хотя K S (AgCl) >K S (Ag 2 CrO 4):

Տեղումների և տարրալուծման վիճակը

Նստվածքի և լուծույթի` հագեցած լուծույթի միջև հավասարակշռության համար AgCl-ի դեպքում ունենք.

AgCl Ag + + Cl -  = K S.

Տեղումների պայմանը գրվում է՝  > Կ Ս

Տեղումների ժամանակ իոնների կոնցենտրացիաները նվազում են մինչև հավասարակշռություն հաստատվի:

Նստվածքի տարրալուծման կամ հագեցած լուծույթի առկայության պայմանը գրվում է հետևյալ կերպ.< K S .

Նստվածքի տարրալուծման ժամանակ իոնների կոնցենտրացիան մեծանում է մինչև հավասարակշռության հաստատումը։

Ընդհանուր իոնային ազդեցություն

Ընդհանուր իոնի ավելացումը նվազեցնում է քիչ լուծվող միացությունների լուծելիությունը։

Օրինակ.Գտե՛ք AgCl-ի լուծելիությունը 0,1 M NaCl լուծույթում:

Լուծում. AgCl Ag + + Cl -

K S AgCl \u003d  = s  0,1 \u003d 1,610 -10, s \u003d 1,610 -9 մոլ / լ:

AgCl-ի լուծելիությունը ջրում (տես վերևում) 1,3410 -5 մոլ/լ է, AgCl-ի լուծելիությունը 0,1M NaCl-ում՝ 1,610 -9 մոլ/լ, այսինքն. 10 4 անգամ պակաս:

աղի ազդեցություն

Լուծույթի իոնային ուժի բարձրացումը մեծացնում է վատ լուծվող միացությունների լուծելիությունը:

Քանի որ վատ լուծվող միացությունների տարանջատման ժամանակ առաջացած իոնների կոնցենտրացիաները, ինչպես նաև ստացված լուծույթների իոնային ուժը փոքր են, պարզվում է, որ KS-ում հնարավոր է օգտագործել իոնների կոնցենտրացիաները, այլ ոչ թե դրանց ակտիվությունը: արտահայտությունները. Այն դեպքերում, երբ լուծույթում առկա են ուժեղ էլեկտրոլիտներ, որոնք որոշում են լուծույթի բարձր իոնային ուժը, անհրաժեշտ է իոնների ակտիվությունը փոխարինել KS արտահայտության մեջ։

Որոշեք AgCl-ի լուծելիությունը 0,1 M NaCl-ում՝ հաշվի առնելով լուծույթի իոնային ուժը.

AgCl Ag + + Cl -

0,1M NaCl  = 0,1 և f Ag+ = f Cl - = 0,78:

K S = a Ag+ a Cl - = f Ag+ f Cl - = 0.78s0.780.1 = 1.610 -10,

s = 1,610 -9 /(0,78) 2 = 2,610 -9 Մ, այսինքն՝ 1,64 անգամ ավելի, քան առանց հաշվի առնելու լուծույթի իոնային ուժը։ Աղի ազդեցությունը շատ ավելի քիչ է, քան համանուն իոնի ազդեցությունը:

Օրինակ. Mg(OH) 2-ի լուծելիությունը 0,012 գ/լ է։ Գտեք K S.

Լուծում. M (Mg (OH) 2) \u003d 58 գ / մոլ, s \u003d 0,12 գ / լ / 58 գ / մոլ \u003d

2,0710 -4 Մ.

Mg (OH) 2 Mg 2+ + 2OH -

K S =  2 = s(2s) 2 = 4s 3 = 4(2.0710 -4) 3 = 3.610 -11.

Օրինակ. Արդյո՞ք PbCl 2-ը նստում է 0.1M Pb (NO 3) 2 և 0.1M NaCl լուծույթների հավասար ծավալներ խառնելիս, եթե K S (PbCl 2) =

Լուծում. Լուծումները խառնելուց հետո իոնների կոնցենտրացիաները կնվազեն կիսով չափ, այսինքն. ունենք՝ = = = 0.05M, a = 0.1 M. Գտե՛ք լուծույթի իոնային ուժը.

 = 1/2(0,052 2 + 0,11 2 + 0,051 2 + 0,051 2) = 0,2.

Մենք գտնում ենք ակտիվության գործակիցները՝ f Pb2+ = 0,24 և f Cl - = 0,70:

Ունենալով PbCl 2 Pb +2 + 2Cl -

K S PbCl2 = a Pb2+ a Cl - 2, մենք հաշվարկում ենք Pb2+ a Cl - 2-ի արժեքը մեր լուծման համար.

a Pb2+ a Cl - 2 = f Pb2+ (f Cl -) 2 = 0,240,050,70 2 0,05 2 = 1,4710 -5, որը փոքր է PR PbCl2-ից, -1 (1. այնպես որ նստվածք չի առաջանում:

7. Redox ռեակցիաներ

Redox ռեակցիաներ- սրանք ռեակցիաներ են, որոնք ուղեկցվում են տարրերի օքսիդացման վիճակների փոփոխությամբ: Օքսիդացման վիճակը ատոմի պայմանական լիցքն է մոլեկուլում, որտեղ բոլոր բևեռային կապերը համարվում են իոնային։

Օքսիդացումէլեկտրոնների նվիրատվության գործընթացն է:

Վերականգնումէլեկտրոնների ավելացման գործընթացն է։

Օքսիդացնող միջոցատոմ, մոլեկուլ կամ իոն է, որն ընդունում է էլեկտրոնները և իջեցնում դրա օքսիդացման վիճակը, այսինքն. վերականգնվում է։

Կրճատող միջոց- սա ատոմ, մոլեկուլ կամ իոն է, որը նվիրաբերում է էլեկտրոններ և մեծացնում է իր օքսիդացման վիճակը, այսինքն. օքսիդացված.

Տիպիկ վերականգնող և օքսիդացնող նյութեր

Վերականգնողներ.ա) մետաղներ - որքան ցածր է իոնացման ներուժը, այնքան ավելի ուժեղ են վերականգնող հատկությունները. բ) ավելի ցածր օքսիդացման վիճակներում գտնվող տարրերի միացություններ (NH 3, H 2 S, HBr, HI և այլն), որոնցում բոլոր ուղեծրերը լցված են և կարող են նվիրաբերել միայն էլեկտրոններ:

Օքսիդացնողներ.ա) ոչ մետաղներ (F 2, Cl 2, Br 2, O 2 և այլն) - որքան մեծ է էլեկտրոնի հարաբերակցությունը, այնքան ուժեղ են օքսիդացնող հատկությունները. բ) մետաղական իոններ բարձր օքսիդացման վիճակներում (Fe 3+, Sn 4+, Mn 4+ և այլն); գ) ավելի բարձր օքսիդացման վիճակներում գտնվող տարրերի միացություններ (KMnO 4, K 2 Cr 2 O 7, NaBiO 3, HNO 3, H 2 SO 4 (կոնց.) և այլն), որոնցում բոլոր վալենտային էլեկտրոնները արդեն տրվել են և կարող են լինել միայն օքսիդացնող նյութեր:

Միջանկյալ օքսիդացման վիճակներում գտնվող տարրերի միացությունները (HNO 2, H 2 SO 3, H 2 O 2 և այլն) կարող են դրսևորել օքսիդացնող և վերականգնող հատկություններ՝ կախված երկրորդ ռեագենտի ռեդոքս հատկություններից։

H 2 SO 3 + 2H 2 S \u003d 3S + 3H 2 O

օքսիդ. վերականգնել

H 2 SO 3 + Br 2 + H 2 O \u003d H 2 SO 4 + 2HBr

վերականգնել օքսիդ.

		նվազեցնող միջոց (ուժեղ)
		օքսիդացնող նյութ (թույլ)
		նվազեցնող միջոց (թույլ)
		օքսիդիչ (ուժեղ)
		նվազեցնող միջոց
		վերականգնող նյութ, օքսիդացնող նյութ
		վերականգնող նյութ, օքսիդացնող նյութ
		օքսիդիչ

Օքսիդացնող նյութերը, ընդունելով էլեկտրոններ, այսինքն՝ կրճատվելով, անցնում են կրճատված ձևի.

F 2 + 2e  2F -

օքսիդ. վերականգնել

Նվազեցնող նյութերը, նվիրաբերող էլեկտրոններ, այսինքն՝ օքսիդանալով, անցնում են օքսիդացված ձևի.

Na 0 - 1e  Na +

վերականգնել օքսիդ.

Այսպիսով, և՛ օքսիդացնող նյութերը, և՛ վերականգնիչները գոյություն ունեն օքսիդացված (տարրի ավելի բարձր օքսիդացման վիճակով) և վերականգնված (տարրի ավելի ցածր օքսիդացման վիճակով) ձևերով։ Միևնույն ժամանակ, օքսիդանտներն ավելի հավանական է, որ օքսիդացվածից վերածվեն վերականգնված ձևի, մինչդեռ վերականգնող նյութերը բնութագրվում են կրճատվածից օքսիդացված ձևի անցումով: Հակադարձ պրոցեսները բնորոշ չեն, և մենք չենք համարում, օրինակ, որ F-ը վերականգնող նյութ է, իսկ Na +-ը օքսիդացնող նյութ է։

Օքսիդացված և կրճատված ձևերի միջև հավասարակշռությունը բնութագրվում է ռեդոքսային պոտենցիալով, որը կախված է օքսիդացված և կրճատված ձևերի կոնցենտրացիաներից, շրջակա միջավայրի ռեակցիայից, ջերմաստիճանից և այլն։ Այն կարելի է հաշվարկել Ներնստի հավասարումը:

E = E o +

որտեղ է օքսիդացված ձևի մոլային կոնցենտրացիան.

[Վերականգնել] նվազեցված ձևի մոլային կոնցենտրացիան է.

n-ը կես ռեակցիայի մեջ ներգրավված էլեկտրոնների թիվն է.

E 0 - ռեդոքս ներուժի ստանդարտ արժեքը; E \u003d E 0, եթե [Վերականգնել] \u003d [Լավ] \u003d 1 մոլ / լ;

Ստանդարտ էլեկտրոդների E 0 պոտենցիալների արժեքները տրված են աղյուսակներում և բնութագրում են միացությունների օքսիդացնող և վերականգնող հատկությունները. 0, այնքան ավելի ուժեղ են նվազեցնող հատկությունները:

Օրինակ:

F 2 + 2e  2F - E 0 \u003d 2,87 in - ուժեղ օքսիդացնող նյութ

Na + + 1e  Na 0 E 0 \u003d -2,71 in - ուժեղ վերականգնող նյութ

(գործընթացը միշտ գրանցվում է նվազեցման ռեակցիաների համար):

Քանի որ ռեդոքս ռեակցիան երկու կիսա-ռեակցիաների համադրություն է՝ օքսիդացում և վերականգնում, այն բնութագրվում է օքսիդիչի (E 0 ok) և վերականգնող նյութի (E 0 վերականգնում) ստանդարտ էլեկտրոդների պոտենցիալների տարբերության արժեքով՝ էլեկտրաշարժիչ ուժ ( emf) E 0:

E 0 \u003d E 0 ok - E 0 վերականգնում,

emf ռեակցիան Е 0 կապված է Գիբսի ազատ էներգիայի փոփոխության հետ G՝ G = -nFЕ 0 , իսկ մյուս կողմից՝ G-ը կապված է ռեակցիայի K հավասարակշռության հաստատունի հետ G = - հավասարմամբ։ 2.3RTlnK.

Վերջին երկու հավասարումներից հետևում է emf-ի միջև կապը: և ռեակցիայի հավասարակշռության հաստատունը՝

Е = (2.3RT/nF)lnK:

emf ռեակցիաներ ստանդարտից տարբեր կոնցենտրացիաներում (այսինքն՝ ոչ հավասար 1 մոլ/լ-ի) Е հավասար է.

Е = Е 0 - (2.3RT/nF)lgK կամ Е = Е 0 - (0.059/n)lgK:

G = 0 հավասարակշռության դեպքում և հետևաբար E =0: Որտեղից Е = (0,059 / n) lgK և K = 10 n  Е / 0,059:

Որպեսզի ինքնաբուխ ռեակցիան շարունակվի, պետք է կատարվի պահանջը՝ G<0 или К>>1, որը համապատասխանում է Е 0 >0 պայմանին: Ուստի, որոշելու համար տրված ռեդոքս ռեակցիայի հնարավորությունը, անհրաժեշտ է հաշվարկել Е 0-ի արժեքը։ Եթե ​​Е 0 0, ռեակցիան շարունակվում է: Եթե ​​Е 0 0, ռեակցիա չկա:

Օրինակ 1Որոշեք ռեակցիայի հնարավորությունը

2FeCl 3 + 2KI  2FeCl 2 + 2KCl + I 2

Լուծում. Մենք գտնում ենք, որ օքսիդացնող նյութը Fe +3 իոնն է, որը վերածվում է Fe +2-ի, իսկ վերականգնող նյութը I-ն է, որը օքսիդացված է մինչև I 2: Աղյուսակից մենք գտնում ենք էլեկտրոդների ստանդարտ պոտենցիալների արժեքները՝ E 0 (Fe +3 / Fe +2) = 0,77 Վ և E 0 (I 2 / 2I -) = 0,54 Վ: Մենք հաշվարկում ենք Е 0:

Е 0 \u003d E 0 ok - E 0 վերականգնում \u003d 0,77 - 0,54 \u003d 0,23 0-ում:

Օրինակ 2. Որոշեք ռեակցիայի հնարավորությունը

2 KMnO 4 + 16 HCl  2 KCl + 2 MnCl 2 + 5 Cl 2 + 8 H 2 O:

Լուծում. Մենք գտնում ենք, որ օքսիդացնող նյութը MnO 4 - պերմանգանատ իոնն է, որը վերածվում է Mn +2-ի, իսկ քլորիդ իոնը, որը վերածվում է գազային քլորի Cl 2-ի, վերականգնող նյութ է: Նրանց պոտենցիալները մենք որոշում ենք աղյուսակից՝ E 0 (MnO 4 - / Mn + 2) = 1,51 Վ և E 0 (Cl 2 / 2Cl -) = 1,36 Վ: Հաշվիր

Е 0 \u003d E 0 ok - E 0 վերականգնում \u003d 1.51 - 1.36 \u003d 0.15 0-ում:

Ռեակցիան հնարավոր է, քանի որ Е 0  0:

OVR դասակարգում

1. Միջմոլեկուլային օքսիդացում-վերականգնման ռեակցիաներ - օքսիդացնող և վերականգնող նյութը տարբեր նյութերի մի մասն են.

2Fe + 3Cl 2 = 2FeCl 3

վերականգնել օքսիդ.

2. Անհամաչափության ռեակցիաներ - միջանկյալ օքսիդացման վիճակում գտնվող տարրը օքսիդացնող և վերականգնող նյութ է.

2KOH + Cl 2 \u003d KCl + KClO + H 2 O

3HNO 2 \u003d HNO 3 + 2NO + H 2 O

Այս ռեակցիաներում քլորը և N +3-ը օքսիդացնող և վերականգնող նյութեր են։

3. Ներմոլեկուլային օքսիդացում-վերականգնման ռեակցիաներ - օքսիդացնող և վերականգնող նյութը մեկ նյութի մաս են կազմում.

2KClO 3
2KCl + 3O 2

NH 4 NO 3 N 2 O + 2H 2 O

Այս ռեակցիաներում O -2, Cl +5 և N -3, N +5, համապատասխանաբար, վերականգնող և օքսիդացնող նյութեր են։

Հարկ է նշել, որ OVR-ի ուղղությունը և ռեակցիայի արտադրանքի բնույթը կախված են ռեակտիվների ռեդոքս հատկություններից և միջավայրի բնույթից (թթվային, չեզոք կամ ալկալային): Օրինակ, կալիումի պերմանգանատ KMnO 4-ը, որը ցուցադրում է միայն օքսիդացնող հատկություններ, թթվային միջավայրից չեզոք և ալկալային միջավայրի անցնելիս ձևավորում է տարբեր վերականգնողական արտադրանքներ, և դրա օքսիդացման ներուժը նվազում է.

pH< 7: MnO 4 - + 5e  Mn +2 (бесцветный) Е 0 = +1,51 в

pH \u003d 7: MnO 4 - + 3e  MnO 2 (շագանակագույն) E 0 \u003d + 0,60 դյույմ

pH > 7: MnO 4 - + 1e  MnO 4 -2 (կանաչ) E 0 = +0,56 դյույմ

Քրոմի (VI) միացությունները թթվային միջավայրում ուժեղ օքսիդացնող նյութեր են (E 0 \u003d +1,33 c), վերածվում են Cr +3, իսկ քրոմի (III) միացությունները ալկալային միջավայրում ցույց են տալիս նվազող հատկություն (E 0 \u003d - 0,13 գ) , օքսիդանալով մինչև քրոմ (VI) միացություններ:

pH  7: Cr 2 O 7 2- + 6e  2Cr +3 (կապույտ)

pH > 7: CrO 4 2- + 3e  3- (կանաչ)

Ջրածնի պերօքսիդ H 2 O 2, որը թթվածին է պարունակում -1 միջանկյալ օքսիդացման վիճակում, ցուցադրում է օքսիդացնող կամ վերականգնող հատկություններ, և կախված լուծույթի pH-ից, նրա էլեկտրոդի պոտենցիալից և արտադրանքներից, որոնցում այն ​​կրճատվում կամ օքսիդացված է, փոխվում է:

H 2 O 2 - օքսիդացնող նյութ.

pH> 7: H 2 O 2 + 2H + + 2e 2H 2 O

pH  7: H 2 O 2 + 2e 2OH -

H 2 O 2 - նվազեցնող նյութ.

pH> 7: H 2 O 2 - 2e O 2 + 2H +

pH  7: H 2 O 2 + 2OH - - 2e O 2 + 2H 2 O

Այսպիսով, OVR-ի ճիշտ ուղղագրության համար անհրաժեշտ է հաշվի առնել այս ռեակցիայի առաջացման պայմանները:

OVR-ի կազմման իոն-էլեկտրոնային մեթոդ

Իոն-էլեկտրոնային մեթոդը (կամ կես ռեակցիայի մեթոդը) օգտագործվում է լուծույթներում առաջացող OVR-ը կազմելու համար: Այն հիմնված է իոն-մոլեկուլային հավասարումների տեսքով վերականգնման և օքսիդացման գործընթացների համար առանձին կիսա-ռեակցիաների կազմման վրա։ Այս դեպքում անհրաժեշտ է հաշվի առնել իոնային ռեակցիայի հավասարումները գրելու կանոնները՝ ուժեղ էլեկտրոլիտները գրվում են իոնների տեսքով, իսկ թույլ էլեկտրոլիտներն ու վատ լուծվող նյութերը՝ մոլեկուլների տեսքով։

RIA-ի կազմման կարգը

1. OVR մոլեկուլային հավասարման ձախ կողմը գրված է, որոշվում է օքսիդացնող նյութը և վերականգնող նյութը։

2. Իոն-մոլեկուլային հավասարումների տեսքով կրճատման և օքսիդացման գործընթացների համար գրվում են կիսա-ռեակցիաները, որոնցում ձախ և աջ մասերը (ձախ հատվածում թթվածնի ավելցուկը կամ բացակայությունը) հավասարեցվում են՝ հաշվի առնելով pH-ը։ լուծույթից, օգտագործելով H 2 O մոլեկուլներ, H + կամ OH - իոններ.

pH< 7: избыток [O] 2H + + [O]  H 2 O

pH = 7՝ ավելցուկ [O] H 2 O + [O]  2OH -

բացակայություն [O] H 2 O - [O]  2H +

pH > 7: ավելցուկ [O] H 2 O + [O]  2OH -

[O] 2OH - - [O]  H 2 O-ի բացակայություն:

3. Կիսարեակցիաների ձախ և աջ մասերի լիցքերի գումարները հավասարվում են էլեկտրոնների գումարման կամ հանման միջոցով: Դրանից հետո ընտրվում են կես ռեակցիաների գործոնները։

4. Ընդհանուր իոն-մոլեկուլային OVR հավասարումը գրվում է՝ հաշվի առնելով բազմապատկիչները։

5. OVR մոլեկուլային հավասարման աջ կողմը ավելացվում է և իոն-մոլեկուլային հավասարումից գործակիցները փոխանցվում են դրա մեջ:

Օրինակ 1 KMnO 4-ի փոխազդեցությունը Na 2 SO 3-ի հետ թթվային միջավայրում:

1. Գրում ենք հավասարման ձախ կողմը, որոշում ենք օքսիդացնող և վերականգնող նյութը.

KMnO 4 + Na 2 SO 3 + H 2 SO 4 =

օքսիդ. վերականգնել չորեքշաբթի

2. Կազմում ենք կիսա-ռեակցիաներ ռեդուկցիայի և օքսիդացման գործընթացների համար՝ հաշվի առնելով թթվային միջավայրը։ Թթվային միջավայրում պերմանգանատ իոն MnO 4 - վերածվում է Mn 2+ իոնի, իսկ սուլֆիտի իոնը SO 3 2- օքսիդացված է մինչև սուլֆատ իոն SO 4 2-:

MnO 4 -  Mn + 2 - թթվածնի ավելցուկը կապում ենք H + իոններով,

SO 3 2-  SO 4 2- - ջրից վերցնում ենք բաց թողնված թթվածինը և արտազատվում են H + իոններ։

Ստանում ենք հետևյալ կիսա-արձագանքները.

MnO 4 - + 8H +  Mn +2 + 4H 2 O

SO 3 2- + H 2 O  SO 4 2- + 2H +

3. Երկու կիսարեակցիաների ձախ և աջ մասերի լիցքերի գումարները դիտարկում ենք և էլեկտրոնների օգնությամբ հավասարեցնում լիցքերը, ընտրում գործոնները.

5 SO 3 2- + H 2 O - 2e  SO 4 2- + 2H +

4. Ընդհանուր իոն-մոլեկուլային OVR հավասարումը գրում ենք՝ հաշվի առնելով գործոնները.

2 MnO 4 - + 8H + + 5e  Mn +2 + 4H 2 O

2MnO 4 - + 16H + + 5SO 3 2- + 5H 2 O  2Mn + 2 + 8H 2 O + 5SO 4 2- + 10H +

Մենք նվազեցնում ենք ջրածնի իոնները և ջրի մոլեկուլները և ստանում.

5. Ավելացնում ենք մոլեկուլային հավասարման աջ կողմը և մեջը փոխանցում իոն-մոլեկուլային հավասարման գործակիցները։ Վերջնական հավասարումը կունենա հետևյալ տեսքը.

2KMnO 4 + 5Na 2 SO 3 + 3H 2 SO 4 = 2MnSO 4 + 5Na 2 SO 4 + K 2 SO 4 + 3H 2 O

2 MnO 4 - + 8H + + 5e  Mn +2 + 4H 2 O

5 SO 3 2- + H 2 O - 2e  SO 4 2- + 2H +

2MnO 4 - + 6H + + 5SO 3 2-  2Mn +2 + 3H 2 O + 5SO 4 2-

Օրինակ 2Քրոմի (III) նիտրատի օքսիդացումը ջրածնի պերօքսիդով ալկալային միջավայրում որակական ռեակցիա է Cr 3+ իոնին։ Ալկալային միջավայրում Cr 3+ իոնը օքսիդացված է CrO 4 2-քրոմատ իոնի, որն ունի դեղին գույն։

2Cr(NO 3) 3 + 3H 2 O 2 + 10KOH  2K 2 CrO 4 + 6KNO 3 + 8H 2 O

2Cr 3+ + 8OH - - 3e  CrO 4 2- + 4H 2 O

3H 2 O 2 + 2e  2OH -

2Cr 3+ + 10OH - + 3H 2 O 2  2CrO 4 2- + 8H 2 O

8. Կոորդինացիոն միացություններ

Համակարգող(բարդ) կապերդոնոր-ընդունիչ կապով միացություններ են։ Կոորդինացիոն միացությունները կազմված են ներքին և արտաքին ոլորտների իոններից։ Բարդ միացության բանաձևում ներքին ոլորտի իոնները փակված են քառակուսի փակագծերում։ Ներքին ոլորտի իոնները՝ բարդ իոնները, բաղկացած են կոմպլեքսավորող նյութից (կենտրոնական իոն) և լիգանդներից։ Համալիրի ներքին ոլորտում լիգանների թիվը կոչվում է կոորդինացիոն համար։ Լիգանդի դենտականությունը կապերի քանակն է, որոնցով տվյալ լիգանդը կապված է կոմպլեքսավորող նյութի հետ։

Օրինակ՝ K 3

1. Արտաքին ոլորտի իոններ՝ 3K +

2. Ներքին ոլորտի իոն - 3-

3. Կոմպլեքսային նյութ - Fe 3+

4. Լիգանդ - CN - , նրա ատամնությունը - 1

5. Համակարգող թիվ - 6

Ընդհանուր և անօրգանականքիմիա. Մ.: Քիմիա, 1992--2004 թթ. Սոլովյովը...

Քիմիա («Ընդհանուր և անօրգանական քիմիա» դասընթացի թեմաների օրինակով) ուսումնամեթոդական ձեռնարկ.

Գործիքակազմ

Դասընթացը կրկնելու համար անհրաժեշտ տեղեկատվություն» ԳեներալԵվ անօրգանականքիմիա», և բարդության տարբեր մակարդակ և ... թեստային առաջադրանքների կատարում…………………………………….. Դասընթացի թեմաները « ԳեներալԵվ անօրգանականքիմիա»Պարբերական օրենքը և ատոմի կառուցվածքը ………………………………………………………

Ընդհանուր և անօրգանական քիմիա Դասագիրք

օրենք

ԳեներալԵվ անօրգանականքիմիա: Պրոց. նպաստ / Վ.Վ. Բարագուզինա, Ի.Վ. Բոգոմոլովա, Է.Վ. Ֆեդորենկո. - Մ.: ... կարգապահության չափորոշիչ և ուսումնական պլան »: ԳեներալԵվ անօրգանականքիմիա». Գիրքը թույլ է տալիս արագ ստանալ հիմնական ...