ხსნადობის პროდუქტი ნის. ხსნადობის პროდუქტი

განმარტება

ქვაბში მოვათავსოთ ცოტა ხსნადი მარილი, მაგალითად, AgCl და ნალექს დავამატოთ გამოხდილი წყალი. ამ შემთხვევაში, Ag + და Cl - იონები, რომლებიც განიცდიან მიზიდულობას მიმდებარე წყლის დიპოლებისგან, თანდათან იშლება კრისტალებიდან და გადადიან ხსნარში. ხსნარში შეჯახებისას Ag + და Cl - იონები წარმოქმნიან AgCl მოლეკულებს და დეპონირდება კრისტალების ზედაპირზე. ამრიგად, სისტემაში ხდება ორი ურთიერთსაპირისპირო პროცესი, რაც იწვევს დინამიურ წონასწორობას, როდესაც ერთეულ დროში Ag + და Cl- იონების იგივე რაოდენობა გადადის ხსნარში, რადგან ისინი დალექილია. ხსნარში Ag + და Cl - იონების დაგროვება ჩერდება, რის შედეგადაც გაჯერებული ხსნარი. შესაბამისად, განვიხილავთ სისტემას, რომელშიც ამ მარილის გაჯერებულ ხსნართან კონტაქტში არის ნაკლებად ხსნადი მარილის ნალექი. ამ შემთხვევაში, ორი ურთიერთსაპირისპირო პროცესი ხდება:

1) იონების გადასვლა ნალექიდან ხსნარში. ამ პროცესის სიჩქარე შეიძლება ჩაითვალოს მუდმივი მუდმივ ტემპერატურაზე: V 1 = K 1;
2) იონების დალექვა ხსნარიდან. ამ პროცესის სიჩქარე V 2 დამოკიდებულია Ag + და Cl - იონების კონცენტრაციაზე. მასობრივი მოქმედების კანონის მიხედვით:

ვინაიდან ეს სისტემა წონასწორობის მდგომარეობაშია, მაშინ

V 1 = V 2
k 2 = k 1

• = k 2 / k 1 = const (T = const)

ამრიგად, მუდმივ ტემპერატურაზე ნაკლებად ხსნადი ელექტროლიტის გაჯერებულ ხსნარში იონის კონცენტრაციის პროდუქტი მუდმივიაზომა. ამ რაოდენობას ეწოდება ხსნადობის პროდუქტი (SP).

მოცემულ მაგალითში PRagCl = . . იმ შემთხვევებში, როდესაც ელექტროლიტი შეიცავს ორ ან მეტ იდენტურ იონს, ამ იონების კონცენტრაცია უნდა გაიზარდოს შესაბამის სიმძლავრემდე ხსნადობის პროდუქტის გაანგარიშებისას.
მაგალითად, PRAg 2 S = 2

• ; PRPbI 2 = 2

ზოგადად, ელექტროლიტის ხსნადობის პროდუქტის გამოხატულებაა A m B n
PRA m B n = [A] m [B] n .
ხსნადობის პროდუქტის მნიშვნელობები განსხვავებულია სხვადასხვა ნივთიერებებისთვის.
მაგალითად, PRCaCO 3 = 4.8

• 10 -9; PRagCl = 1.56 10 -10.

PR ადვილი გამოსათვლელია, რადგან იცის ნაერთის ხსნადობა მოცემულ t°-ზე.

მაგალითი 1
CaCO 3-ის ხსნადობა არის 0,0069 ან 6,9

• 10 -3 გ/ლ. იპოვეთ PRCaCO 3.

გამოსავალი
გამოვხატოთ ხსნადობა მოლში:
SCaCO 3 = (6,9

· 10 -3 ) / 100,09 = 6.9. 10 -5 მოლ/ლ

MCaCO3
ვინაიდან თითოეული CaCO 3 მოლეკულა დაშლისას იძლევა ერთ Ca 2+ და CO 3 2- იონს, მაშინ
= [CO 3 2- ] = 6.9

• 10 -5 მოლ/ლ,

შესაბამისად, PRCaCO 3 = = 6.9 10 -5 6.9 10 -5 = 4.8 10 -9

PR მნიშვნელობის ცოდნა, თავის მხრივ, შეიძლება გამოვთვალოთ ნივთიერების ხსნადობა მოლ/ლ ან გ/ლ-ში.

მაგალითი 2
ხსნადობის პროდუქტი PRPbSO 4 = 2.2

• 10 -8 გ/ლ.

რა არის PbSO 4-ის ხსნადობა?

გამოსავალი
ავღნიშნოთ PbSO 4-ის ხსნადობა X მოლ/ლ-ით. ხსნარში შესვლის შემდეგ, PbSO 4-ის X მოლი მისცემს X Pb 2+ იონებს და X SO 4 2- იონებს, ე.ი.

X
PRPbSO 4 = =

• < ПРAgCl - ненасыщенный раствор

• = PRAgCl - გაჯერებული ხსნარი

• > PRagCl - ზეგაჯერებული ხსნარი

ნალექი წარმოიქმნება, როდესაც ცუდად ხსნადი ელექტროლიტის იონების კონცენტრაციის პროდუქტი აღემატება მისი ხსნადობის პროდუქტის მნიშვნელობას მოცემულ ტემპერატურაზე.როდესაც იონური პროდუქტი PR მნიშვნელობის ტოლი ხდება, ნალექი ჩერდება. შერეული ხსნარების მოცულობისა და კონცენტრაციის ცოდნით, შესაძლებელია გამოვთვალოთ წარმოიქმნება თუ არა მიღებული მარილის ნალექი.

მაგალითი 3
წარმოიქმნება თუ არა ნალექი Pb(NO 3) 2-ისა და NaCl-ის 0,2 M ხსნარის თანაბარი მოცულობის შერევისას.
PRPbCl 2

• 10 -4 .

გამოსავალი
შერევისას ხსნარის მოცულობა გაორმაგდება და თითოეული ნივთიერების კონცენტრაცია ნახევარით მცირდება, ე.ი. გახდება 0.1 M ან 1.0

• 10 -1 მოლ/ლ. Pb 2+ და Cl-ის კონცენტრაციები იგივე იქნება. ამიტომ, 2 = 1 10 -1 (1 10 -1) 2 = 1 10 -3. მიღებული მნიშვნელობა აღემატება PRPbCl 2-ს (2.4 10 -4). ამიტომ, PbCl 2 მარილის ნაწილი ნალექი ხდება. ყოველივე ზემოთქმულიდან შეგვიძლია დავასკვნათ სხვადასხვა ფაქტორების გავლენის შესახებ ნალექების წარმოქმნაზე.

ხსნარის კონცენტრაციის ეფექტი
საკმარისად ხსნადი ელექტროლიტი საკმარისად დიდი PR მნიშვნელობით არ შეიძლება დალექოს განზავებული ხსნარებიდან. მაგალითად, PbCl 2 ნალექი არ წარმოიქმნება Pb(NO 3) 2-ისა და NaCl-ის 0,1 M ხსნარების თანაბარი მოცულობების შერევისას. თანაბარი მოცულობების შერევისას, თითოეული ნივთიერების კონცენტრაცია გახდება 0.1 / 2 = 0.05 M ან 5.

• 10 -2 მოლ/ლ. იონური პროდუქტი 2 = 5 10 -2 (5 10 -2) 2 = 12.5 10 -5. მიღებული მნიშვნელობა ნაკლებია PRPbCl 2-ზე, ამიტომ ნალექი არ მოხდება.

ნალექის რაოდენობის გავლენა
რაც შეიძლება სრული ნალექისთვის, გამოიყენება ნალექის ჭარბი რაოდენობა.
მაგალითად, ჩვენ ვაგროვებთ მარილს BaCO 3: BaCl 2 + Na 2 CO 3 ® BaCO 3 ¯ + 2NaCl. Na 2 CO 3 ეკვივალენტური რაოდენობის დამატების შემდეგ ხსნარში რჩება Ba 2+ იონები, რომელთა კონცენტრაცია განისაზღვრება PR მნიშვნელობით.
CO 3 2- იონების კონცენტრაციის ზრდა, რომელიც გამოწვეულია ჭარბი ნალექის (Na 2 CO 3) დამატებით, გამოიწვევს ხსნარში Ba 2+ იონების კონცენტრაციის შესაბამის შემცირებას, ე.ი. გაზრდის ამ იონის ნალექის სისრულეს.

იგივე იონის გავლენა
ნაკლებად ხსნადი ელექტროლიტების ხსნადობა მცირდება სხვა ძლიერი ელექტროლიტების არსებობისას, რომლებსაც აქვთ ამავე სახელწოდების იონები. თუ Na 2 SO 4 ხსნარს თანდათან ემატება უჯერი BaSO 4 ხსნარი, მაშინ იონური პროდუქტი, რომელიც თავდაპირველად ნაკლები იყო PRBaSO 4-ზე (1.1

• 10-10), თანდათან მიაღწევს პიარს და გადააჭარბებს მას. დაიწყება ნალექის ფორმირება.

ტემპერატურის ეფექტი
PR არის მუდმივი მნიშვნელობა მუდმივ ტემპერატურაზე. ტემპერატურის მატებასთან ერთად, PR იზრდება, ამიტომ დეპონირება საუკეთესოდ ხორციელდება გაცივებული ხსნარებიდან.

ნალექების დაშლა

ხსნადობის პროდუქტის წესი მნიშვნელოვანია ცუდად ხსნადი ნალექების ხსნად გადაქცევისთვის. დავუშვათ, რომ ჩვენ უნდა გავხსნათ BaCO 3 ნალექი. ამ ნალექთან კონტაქტში ხსნარი გაჯერებულია BaCO 3-თან მიმართებაში.
ეს ნიშნავს, რომ = PRBaCO 3.

თუ ხსნარს დაამატებთ მჟავას, H + იონები დააკავშირებს ხსნარში არსებულ CO 3 2- იონებს მყიფე ნახშირმჟავას მოლეკულებში:
2H + + CO 3 2- ® H 2 CO 3 ® H 2 O + CO 2 -
შედეგად, CO 3 2- იონის კონცენტრაცია მკვეთრად შემცირდება და იონური პროდუქტი გახდება PRBaCO 3 მნიშვნელობაზე ნაკლები. ხსნარი იქნება უჯერი BaCO 3-თან შედარებით და BaCO 3 ნალექის ნაწილი გადავა ხსნარში. საკმარისი მჟავის დამატებით, მთელი ნალექი შეიძლება გადავიდეს ხსნარში. შესაბამისად, ნალექის დაშლა იწყება მაშინ, როცა რაიმე მიზეზით ცუდად ხსნადი ელექტროლიტის იონური პროდუქტი PR მნიშვნელობაზე ნაკლები ხდება. ნალექის დასაშლელად, ხსნარში შეჰყავთ ელექტროლიტი, რომლის იონებს შეუძლიათ შექმნან ოდნავ დისოცირებული ნაერთი მცირედ ხსნადი ელექტროლიტის ერთ-ერთ იონთან. ეს ხსნის მჟავებში ნაკლებად ხსნადი ჰიდროქსიდების დაშლას

Fe(OH) 3 + 3HCl ® FeCl 3 + 3H 2 O
OH - იონები უკავშირდებიან ოდნავ დისოცირებულ H 2 O მოლეკულებს.

მაგიდა. ხსნადობის პროდუქტი (SP) და ზოგიერთი ცუდად ხსნადი ნივთიერების ხსნადობა 25°C-ზე

ფორმულა	ხსნადობა	PR მოლ/ლ
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

PODILY SOLUTION ELECTROLYTES

მასის მოქმედების კანონი გამოიყენება ჰეტეროგენული წონასწორობის სისტემაზე, რომელიც შედგება მცირედ ხსნადი ელექტროლიტის კრისტალებისაგან (მარილი, ფუძე, მჟავა) და მისი იონები გაჯერებულ ხსნარში. განვიხილოთ წონასწორობა, რომელიც შეინიშნება ზოგიერთი ნაკლებად ხსნადი ნივთიერების გაჯერებულ ხსნარში, მაგალითად, CaSO 4. ამ სისტემაში ნალექი წონასწორობაშია ამ ნივთიერების გაჯერებულ ხსნართან:

СaSO 4 Ca 2+ + SO 4 2–

ნალექის ხსნარი

ჰეტეროგენული იონური წონასწორობის დამყარებისას, იმდენი იონი გადადის ხსნარში დროის ერთეულში, რამდენჯერაც ისინი უბრუნდებიან ნალექს (უმნიშვნელო ხსნადობის გამო ვვარაუდობთ, რომ ხსნარში ელექტროლიტის იონიზაციის ხარისხი 1-ის ტოლია). ნალექის დაშლის პროცესისთვის წონასწორობის მუდმივას აქვს შემდეგი ფორმა:

საიდანაც, K∙ TV = ∙

მყარი ნივთიერების კონცენტრაცია არის მუდმივი მნიშვნელობა:

ტელევიზორი = კონსტ.

ამის გათვალისწინებით, K∙ მყარი, როგორც ორი მუდმივი სიდიდის პროდუქტი, ასევე შეიძლება ჩაითვალოს მუდმივ მნიშვნელობად, მოცემული ნივთიერების გარკვეულ მუდმივ მახასიათებლად. ამ მუდმივას ეწოდება ხსნადობის პროდუქტი. PR-ით აღინიშნება:

კალციუმის სულფატის გაჯერებული ხსნარისთვის, ხსნადობის პროდუქტი 25 o C-ზე აღმოჩნდა 3,72∙10 -5 გ-იონი 2/ლ 2.

ხსნადობის პროდუქტი ახასიათებს ელექტროლიტების ხსნადობას. ორობითი ელექტროლიტებისთვის, ხსნადობა რიცხობრივად ტოლია

ს = √PR.

ზოგადად, თუ ოდნავ ხსნად ელექტროლიტს აქვს რთული შემადგენლობა A n B m და მისი დისოციაცია წარმოქმნის ორზე მეტ იონს:

A n B m ↔ nA a + + mB b – ,

მაშინ წონასწორობის მუდმივობის გამოხატულებაში იონის კონცენტრაციები იწერება სტოქიომეტრიული კოეფიციენტების ტოლი სიმძლავრით ნდა მ.

PR = n [B b – ] m

აქედან გამომდინარე, ნაკლებად ხსნადი ელექტროლიტის გაჯერებული წყალხსნარისთვის, მისი იონების წონასწორული მოლური კონცენტრაციების პროდუქტი მოცემულ ტემპერატურაზე სტოქიომეტრული კოეფიციენტების ტოლი სიმძლავრით არის მუდმივი მნიშვნელობა, რომელსაც ეწოდება ხსნადობის პროდუქტი.

ნაკლებად ხსნადი მარილების ხსნადობის პროდუქტების მნიშვნელობების შედარებით, შეგიძლიათ ნახოთ, რომელი მათგანი იხსნება უკეთესად (ცხრილი 15).

PR მნიშვნელობები გამოიყენება ზოგად ქიმიაში, ანალიტიკურ ქიმიაში, ჰიდროქიმიაში, ოკეანის ქიმიაში, ეკოლოგიაში და ა.შ., რადგან ისინი საშუალებას იძლევა რაოდენობრივი შეფასება:

ნალექის წარმოქმნისა და დაშლის პირობები;

PR მნიშვნელობა გულისხმობს ნალექის წარმოქმნისა და დაშლის პირობას:

თუ n [B b – ] m = PR, მაშინ ნალექი წონასწორობაშია ხსნართან (გაჯერებული ხსნარი);

თუ n [B b – ] m > PR, მაშინ წარმოიქმნება ნალექი (ზეგაჯერებული ხსნარი);

თუ n [B b – ] m< ПР, то осадок растворяется (ненасыщенный раствор).

ცხრილი 15.

ზოგიერთის ხსნადობის პროდუქტი

იშვიათად ხსნადი ელექტროლიტები 25 o C ტემპერატურაზე

ელექტროლიტი		ელექტროლიტი		ელექტროლიტი

ამრიგად, თუ კონკრეტული ქიმიური რეაქციის დროს მასში მონაწილე იონების კონცენტრაციის პროდუქტი ხსნადობის პროდუქტზე მეტი ხდება, მაშინ იშლება ნაკლებად ხსნადი ნივთიერების ნალექი. და პირიქით, თუ ამა თუ იმ რეაქციის შედეგად მოცემული ელექტროლიტის იონების კონცენტრაციების პროდუქტი მის გაჯერებულ ხსნარში ხდება ამ ელექტროლიტის იონების ხსნადობის პროდუქტზე ნაკლები, მაშინ ნალექი გადადის ხსნარში.

ყოველივე ზემოთქმულიდან შეგვიძლია დავასკვნათ სხვადასხვა ფაქტორების გავლენის შესახებ ნალექების წარმოქმნაზე.

ხსნარის კონცენტრაციის ეფექტი. საკმარისად ხსნადი ელექტროლიტი საკმარისად დიდი PR მნიშვნელობით არ შეიძლება დალექოს განზავებული ხსნარებიდან.მაგალითად, PbCl 2 ნალექი არ წარმოიქმნება Pb(NO 3) 2-ისა და NaCl-ის 0,1 M ხსნარების თანაბარი მოცულობების შერევისას. თანაბარი მოცულობების შერევისას თითოეული ნივთიერების კონცენტრაცია გახდება 0,1/2 = 0,05 მ ან 5·10 -2 მოლ/ლ. იონური პროდუქტი · 2 = 5·10 -2 ·(5·10 -2) 2 = 12,5·10 -5. მიღებული მნიშვნელობა ნაკლებია PR(PbCl 2-ზე), ამიტომ ნალექი არ იქნება.

ნალექის რაოდენობის გავლენა.რაც შეიძლება სრული ნალექისთვის, გამოიყენება ნალექის ჭარბი რაოდენობა. მაგალითად, ჩვენ ვაგროვებთ მარილს BaCO 3:

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

Na 2 CO 3 ეკვივალენტური რაოდენობის დამატების შემდეგ ხსნარში რჩება Ba 2+ იონები, რომელთა კონცენტრაცია განისაზღვრება PR მნიშვნელობით. CO 3 2- იონების კონცენტრაციის ზრდა, რომელიც გამოწვეულია ჭარბი ნალექის (Na 2 CO 3) დამატებით, გამოიწვევს ხსნარში Ba 2+ იონების კონცენტრაციის შესაბამის შემცირებას, ე.ი. გაზრდის ამ იონის ნალექის სისრულეს.

იგივე იონის გავლენა.ნაკლებად ხსნადი ელექტროლიტების ხსნადობა მცირდება სხვა ძლიერი ელექტროლიტების არსებობისას, რომლებსაც აქვთ ამავე სახელწოდების იონები. თუ Na 2 SO 4 ხსნარი თანდათან დაემატება უჯერი BaSO 4 ხსნარს, მაშინ იონური პროდუქტი, რომელიც თავდაპირველად ნაკლები იყო PR-ზე (BaSO 4) (1,1·10 -10), თანდათან მიაღწევს PR-ს და გადააჭარბებს მას. . დაიწყება ნალექის ფორმირება.

ეს გამოიყენება, მაგალითად, ძვირფასი ლითონების დალექვისას. მაგალითად, AgCl-ის PR წყალში = 1.6×10 -10. ვერცხლის კონცენტრაცია ასეთ ხსნარში AgCl-ზე იქნება

ბევრია თუ ცოტა? ეს არის 1,4 მგ ვერცხლი, რომელიც იღვრება ყოველი ლიტრი სარეცხი სითხეებით ფილმების ქარხანაში. თუ გავრეცხავთ არა წყლით, არამედ 0,1 N NaCl ხსნარით, მაშინ

PR/ = 1.6×10 -9 მოლ/ლ,

იმათ. ხსნარში გადატანილი ვერცხლის კონცენტრაცია 10000-ჯერ შემცირდება.

ტემპერატურის ეფექტი. PR არის მუდმივი მნიშვნელობა მუდმივ ტემპერატურაზე. ტემპერატურის მატებასთან ერთად, PR იზრდება, ამიტომ დეპონირება საუკეთესოდ ხორციელდება გაცივებული ხსნარებიდან.

ნალექების დაშლა.ხსნადობის პროდუქტის წესი მნიშვნელოვანია ცუდად ხსნადი ნალექების ხსნად გადაქცევისთვის. დავუშვათ, რომ ჩვენ უნდა გავხსნათ BaCO 3 ნალექი. ამ ნალექთან შეხების ხსნარი გაჯერებულია BaCO 3-თან მიმართებაში. ეს ნიშნავს იმას

· = PR (BaCO 3).

თუ ხსნარს დაამატებთ მჟავას, H + იონები დააკავშირებს ხსნარში არსებულ CO 3 2- იონებს მყიფე ნახშირმჟავას მოლეკულებში:

2H + + CO 3 2- → H 2 CO 3

შედეგად, CO 3 2- იონის კონცენტრაცია მკვეთრად შემცირდება და იონური პროდუქტი გახდება PR მნიშვნელობაზე ნაკლები (BaCO 3). ხსნარი იქნება უჯერი BaCO 3-თან შედარებით და BaCO 3 ნალექის ნაწილი გადავა ხსნარში. საკმარისი მჟავის დამატებით, მთელი ნალექი შეიძლება გადავიდეს ხსნარში. შესაბამისად, ნალექის დაშლა იწყება მაშინ, როცა რაიმე მიზეზით ცუდად ხსნადი ელექტროლიტის იონური პროდუქტი PR მნიშვნელობაზე ნაკლები ხდება. ნალექის დასაშლელად, ხსნარში შეჰყავთ ელექტროლიტი, რომლის იონებს შეუძლიათ შექმნან ოდნავ დისოცირებული ნაერთი მცირედ ხსნადი ელექტროლიტის ერთ-ერთ იონთან. ეს ხსნის მჟავებში ნაკლებად ხსნადი ჰიდროქსიდების დაშლას

Fe(OH) 3 + 3HCl → FeCl 3 + 3H 2 O

OH‾ იონები უკავშირდებიან ოდნავ დისოცირებულ H 2 O მოლეკულებს.

PR-ის ცოდნით, შესაძლებელია იმის ახსნა, თუ რატომ იხსნება ზოგიერთი ნივთიერება, ზოგი კი არა. პირიქით, ადვილია იმის ახსნა, თუ რატომ წარმოიქმნება ზოგიერთი ნივთიერება, ზოგი კი არა.

მაგალითად, FeS იხსნება მარილმჟავაში, მაგრამ CuS არა:

FeS + 2HCl → FeCl 2 + H 2 S

PR(FeS) = 3.7 10 –19, PR(CuS) = 8.5 10 –45. აქედან გამომდინარეობს, რომ სპილენძის სულფიდის შემთხვევაში გაჯერებულ ხსნარში ძალიან ცოტაა S 2– იონები და H მოლეკულები 2. S არ წარმოიქმნება და, შესაბამისად, წონასწორობა სპილენძის სულფიდის გაჯერებულ ხსნარში არ დაირღვევა. ნალექი არ დაიშლება. რკინის (II) სულფიდის შემთხვევაში სულფიდის იონები საკმარისია H 2 S მოლეკულების შესაქმნელად და წონასწორობა მარჯვნივ გადადის. რკინის (II) სულფიდის ნალექი იხსნება.

კიდევ ერთი მაგალითი: FeS არ არის ნალექი ხსნარიდან H 2 S-ით და დალექილია (NH 4) 2 S ხსნარით:

FeCl 2 + H 2 S ≠

FeCl 2 + (NH 4) 2 S = FeS↓ + 2NH 4 Cl

წყალბადის სულფიდის მჟავა სუსტია (K 2 = 1·10 –14). აქედან გამომდინარე, არ არის საკმარისი S 2- იონები პირობის შესასრულებლად

> პიარი,

და ნალექი არ მოდის.

ამონიუმის სულფიდი არის ძლიერი ელექტროლიტი და არის საკმარისი სულფიდის იონები ზემოთ მოყვანილი პირობის შესასრულებლად. და ეს იწვევს ნალექს.

ხსნადობის პროდუქტი შეიძლება გამოყენებულ იქნას ხსნარებიდან იონების შერჩევით გამოყოფისთვის.

მაგალითად, განიხილეთ დეპონირება იონები Ba 2+ და Sr 2+ ხსნარიდან, რომელიც შეიცავს 0,010 მოლ/ლ BaCl 2 და 0,020 მოლ/ლ SrCl 2 Na 2 SO 4 კონცენტრირებული ხსნარის გამოყენებით.

ბარიუმის და სტრონციუმის სულფატების PR განისაზღვრება თანაფარდობით

PR = = 1,5·10 –9 ;

PR = 7.6·10 –7.

შესაბამისად, ბარიუმის სულფატის დალექვა 0,010 მოლ/ლ Ba 2+ იონების თანდასწრებით არ მოხდება SO 4 2- იონის კონცენტრაციის მიღწევამდე.

1,5·10 –9 / 0,010 = 1,5·10 –7 მოლ/ლ.

სტრონციუმის სულფატის ნალექი დაიწყება სულფატის იონის ტოლი კონცენტრაციით

7,6·10 –7 / 0,020 = 3,8·10 –5 მოლ/ლ.

შესაბამისად, ბარიუმის იონები პირველ რიგში დაიწყებენ დალექვას. როდესაც სულფატის იონების კონცენტრაცია მიაღწევს 3,8·10 –5 მოლ/ლ, დაიწყება სტრონციუმის სულფატის ნალექი. ამ დროისთვის გამოსავალი დარჩება

1.5 10 –9 / 3.8 10 –5 = 3.9 10 –5 მოლ/ლ.

ეს იქნება ბარიუმის იონების საწყისი რაოდენობის მხოლოდ 0.39%. ბარიუმის იონების დარჩენილი 99,6% დალექილი იქნება სტრონციუმის სულფატის ნალექამდე.

Გვერდი 1

გაკვეთილი No.

თემა:ჰეტეროგენული წონასწორობა. ხსნადობის მუდმივი.

თემის შესწავლის მოტივაცია.ბიოლოგიურ თხევად გარემოში ჭარბობს ჰეტეროგენული და არა ერთგვაროვანი წონასწორობა. ამ წონასწორობის შესწავლას და მათი გადაადგილების მიმართულებას არ აქვს მცირე პრაქტიკული მნიშვნელობა ორგანიზმში ნაკლებად ხსნადი ნივთიერებების ფორმირებისა და დაშლის ნიმუშების გასაგებად.

მეცნიერები, რომლებიც სწავლობენ ბიოლოგიურ ევოლუციას, თვლიან, რომ წყალში ბუნებრივი ნაერთების ცვალებადი ხსნადობა დიდ გავლენას ახდენს მათ სიმრავლეზე ცოცხალ ორგანიზმებში. არსებობს მჭიდრო კავშირი წყალში ნაერთების ხსნადობასა და რიგი ელემენტების იონების ტოქსიკურ ეფექტს შორის. მაგალითად, Al 3+ იონების ორგანიზმში შეყვანა ცუდად ხსნადი AlPO 4-ის წარმოქმნის გამო იწვევს რაქიტს.

ნალექის რეაქციები წარმოადგენს ნალექების მეთოდის საფუძველს, რომელიც ფართოდ გამოიყენება ფარმაცევტული საშუალებების რაოდენობრივ ანალიზში. ნალექის მეთოდი გამოიყენება შარდში, კუჭის წვენში და სისხლში ქლორიდების კლინიკურ ანალიზში; სანიტარულ და ჰიგიენურ ანალიზში - სასმელი წყლის ანალიზში.

სამიზნე:ჰეტეროგენული წონასწორობის შესწავლა ნაკლებად ხსნადი ელექტროლიტების გაჯერებულ ხსნარებში.

კვლევის მიზნები:

1. შეიძინეთ მცირე ხსნადი ელექტროლიტების გაჯერებულ ხსნარებში ხსნადობის მუდმივის გამოთვლის უნარები.

2. შეიძინეთ ელექტროლიტების ხსნადობის გამოთვლის უნარები ელექტროლიტების ხსნადობის მუდმივის მნიშვნელობის მიხედვით.

3. შეიძინეთ დანალექების წარმოქმნისა და დაშლის პროგნოზირების უნარები.

გაკვეთილის ხანგრძლივობა- 165 წუთი (135 სასწავლო დრო და 30 წუთი შესვენება).

გაკვეთილის ადგილმდებარეობა- საგანმანათლებლო სემინარი (ზოგადი ქიმიის განყოფილება)

დავალებები მოსწავლის დამოუკიდებელი მუშაობისთვის კლასგარეშე დროს (თვითსწავლება).

ა ტესტის კითხვები

1. ჰეტეროგენული წონასწორობა ცუდად ხსნადი ელექტროლიტების გაჯერებულ ხსნარებში.

2. ხსნადობის მუდმივი.

3. ნალექების წარმოქმნისა და დაშლის პირობები. ამავე სახელწოდების იონების გავლენა ოდნავ ხსნადი ელექტროლიტის ხსნადობაზე.

1. ზოგადი ქიმია. ბიოფიზიკური ქიმია. ბიოგენური ელემენტების ქიმია: სახელმძღვანელო უნივერსიტეტებისთვის / Yu.A. ერშოვი, ვ.ა. პოპკოვი, ა.ს. ბერლანდი და სხვები - მე-2 გამოცემა. - მ.: ვშ, 2000 წ.

2. სემინარი ზოგად ქიმიაზე. ბიოფიზიკური ქიმია. ბიოგენური ელემენტების ქიმია / რედ. ვ.ა. პოპკოვა, ა.ვ. ბაბკოვა - მ.: ვშ, 2006 წ.

3. Puzakov S.A., Popkov V.A., Filippova A.A. ზოგად ქიმიაში ამოცანებისა და სავარჯიშოების კრებული. - მ.: ვშ, 2007 წ.

4. სემინარი ზოგადი და ბიოორგანული ქიმიის შესახებ / რედ. პოპკოვა ვ.ა. – მე-3 გამოცემა-მ.: საგამომცემლო ცენტრი „აკადემია“, 2008.-240გვ.

B. სასწავლო მასალა.

ნაკლებად ხსნადი ელექტროლიტების გაჯერებულ ხსნარებში, ამ ელექტროლიტების იონების კონცენტრაციის პროდუქტი, რომელიც იზრდება მათი სტექიომეტრიული კოეფიციენტების სიმძლავრემდე, არის მუდმივი მნიშვნელობა გარკვეულ ტემპერატურაზე და ეწოდება ხსნადობის მუდმივი (Ks).

Ks მნიშვნელობიდან გამომდინარე, შესაძლებელია ელექტროლიტური დეპოზიტების წარმოქმნის და დაშლის პროგნოზირება:

1. 
   ელექტროლიტი ილექება, როდესაც მისი იონების კონცენტრაციის პროდუქტი ხსნარში მეტია Ks მნიშვნელობაზე.
2. 
   ელექტროლიტური ნალექი იხსნება, როდესაც ხსნარში ელექტროლიტური იონების კონცენტრაციის პროდუქტი ნაკლებია ამ ელექტროლიტის Ks მნიშვნელობაზე.

დ.სასწავლო ამოცანები

Შენიშვნა.თუ ელექტროლიტის ხსნადობა გამოიხატება მოლ/ლ-ში, ეს არის ელექტროლიტის მოლური კონცენტრაცია.

დავალება No1 BaF 2-ის ხსნადობა წყალში 18°C ​​ტემპერატურაზე არის 7,5·10 -3 მოლ/ლ. გამოთვალეთ BaF 2-ის ხსნადობის მუდმივი ამ ტემპერატურაზე.

მოცემული: გამოსავალი.

C(Ba F 2) = 7.5 10 -3 მოლ/ლ 1. BaF 2 ⇄ Ba 2+ +2F -

Ks -? Ks (BaF 2) = [Ba 2+ ] 2

1. 
   როდესაც 1 მოლი BaF 2 იშლება, წარმოიქმნება 1 მოლი Ba 2+ იონები და 2 მოლი F - იონები, ამდენად, Ba 2+ იონების კონცენტრაცია უდრის BaF 2-ის ხსნადობას (კონცენტრაციას) და კონცენტრაციას. F იონები ორჯერ დიდია, ე.ი.

[Ba 2+] = 7,5·10 -3 მოლ/ლ; = 2·7,5·10 -3 = 1,5·10 -2 მოლ/ლ.

1. 
   BaF 2-ის ხსნადობის მუდმივი ტოლია:

Ks (BaF 2) = 7,5 10 -3 (1,5 10 -2) 2 = 16,875 10 -7 = 1,69 10 -6
პასუხი: Ks (BaF 2) = 1.69 10 -6
დავალება No2. მანგანუმის სულფიდის MnS ხსნადობის მუდმივი 25°C ტემპერატურაზე არის 2,5 · 10 -10. გამოთვალეთ მანგანუმის სულფიდის ხსნადობა წყალში (მოლ/ლ) ამ ტემპერატურაზე.

მოცემულია: გამოსავალი.

Ks (MnS) = 2.5 10 -10 1. MnS ⇄ Mn 2+ + S 2-

C(MnS) - ? Ks (MnS) = ·

1. 
   1 მოლი MnS-ის დისოციაციის დროს წარმოიქმნება 1 მოლი Mn 2+ და S 2- იონები, შესაბამისად, Mn 2+ და S 2- იონების კონცენტრაცია ტოლია კონცენტრაციის (ხსნადობა მოლ/ლ-ში). MnS ელექტროლიტი. Mn 2+ და S 2- იონების კონცენტრაციების X-ით აღნიშვნისას მივიღებთ:

Ks (MnS) = X X = X 2, აქედან გამომდინარე, X =

X =

პასუხი: მანგანუმის სულფიდის ხსნადობა წყალში 25°C ტემპერატურაზე არის 1,58·10 -5 მოლ/ლ.
დავალება No3. Ks (CdS) = 7.1·10 -28. დაილექება თუ არა კადმიუმის სულფიდის CdS ნალექი, თუ ნატრიუმის სულფიდის Na 2 S 0,01 N ხსნარის იგივე მოცულობა დაემატება 1 ლიტრ 0,1 N კადმიუმის ნიტრატის Cd(NO 3) 2 ხსნარს? საწყისი ელექტროლიტების დისოციაციის ხარისხი აღებულია ერთიანობის ტოლფასი.

მოცემულია: გამოსავალი:

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

V(Cd(NO 3) 2) = V(Na 2 S) = 1ლ CdS ნალექი წარმოიქმნება, თუ [S 2- ]> Ks (CdS)

C f eq (Cd(NO 3) 2) = 0.1 მოლ/ლ 2. Cd(NO 3) 2 ⇄ Cd 2+ + 2NO 3 -

C f eq (Na 2 S) = 0.01 მოლ/ლ C(Cd 2+) = C(Cd(NO 3) 2)

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

იქმნება CdS- ნალექი? C(Cd(NO 3) 2) = ½ · 0.1 = 0.05 მოლ/ლ

C(Cd 2+) = 0,05 მოლ/ლ (ხსნარების შერევამდე)

3. Na 2 S⇄ 2Na + + S 2-

C(S2-) = C(Na2S); C(Na 2 S) = ½ C f eq (Na 2 S)

C(Na 2 S) = ½ · 0.01 = 0.005 მოლ/ლ; C(S 2-) = 0,005 მოლ/ლ (ხსნარების შერევამდე).

4. 1 ლიტრი Cd(NO 3) 2-ისა და 1 ლიტრი Na 2 S-ის შერევის შემდეგ, ხსნარის მოცულობა გაორმაგდა, ხოლო იონების კონცენტრაცია ერთეულ მოცულობაში ნახევარით შემცირდა და თანაბარი გახდა:

C(Cd 2+) = 0,05: 2 = 0,025 მოლ/ლ = 2,5 10 -2 მოლ/ლ

C(S 2-) = 0,005: 2 = 0,0025 მოლ/ლ = 2,5 10 -3 მოლ/ლ

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 შესაბამისად, CdS დალექდება

დ. პრობლემები დამოუკიდებელი გადაწყვეტისთვის.

ამოცანა 1. ოთახის ტემპერატურაზე გაჯერებული ტყვიის (II) სულფატის PbSO 4 ხსნარი შეიცავს 0,132 გ მარილს. გამოთვალეთ Ks(PbSO 4). (პასუხი: 2.1·10 -8).

პრობლემა 2 . ვერცხლის იოდიდის AgI ხსნადობის მუდმივი 25°C ტემპერატურაზე არის 1,5·10 -16. გამოთვალეთ AgI-ის ხსნადობა წყალში ამ ტემპერატურაზე (მოლ/ლ). (პასუხი: AgI-ს ხსნადობაა 1,22·10 -8 მოლ/ლ).
3. დაილექება თუ არა ვერცხლის დიქრომატის Ag 2 Cr 2 O 7 ნალექი AgNO 3 და K 2 Cr 2 O 7 0,05 N ხსნარების თანაბარი მოცულობების შერევისას? Ks (Ag 2 Cr 2 O 7) = 2 ·10 -7 (25°C). AgNO 3 და K 2 Cr 2 O 7 დისოციაციის ხარისხი აღებულია ერთის ტოლი. (პასუხი: წარმოიქმნება Ag 2 Cr 2 O 7 ნალექი).

Გვერდი 1

6. ხსნადობის მუდმივი. ხსნადობა.

ხსნარისა და ნალექისგან შემდგარ სისტემაში მიმდინარეობს ორი პროცესი - ნალექის დაშლა და ნალექი. ამ ორი პროცესის სიჩქარის თანასწორობა არის წონასწორობის პირობა.

გაჯერებული ხსნარი არის ხსნარი, რომელიც წონასწორობაშია ნალექთან.

გამოვიყენოთ მასის მოქმედების კანონი ნალექსა და ხსნარს შორის წონასწორობისთვის.

AgCl(მყარი) Ag + + Cl -

ვინაიდან = const, გვაქვს:

K = K SAgCl = ზოგადი ფორმით გვაქვს:

A m B n (ტვ.) mA +n + nB -m და K S (A m B n) = m  n.

ხსნადობის მუდმივი K S (ან ხსნადობის პროდუქტი PR) - იონების კონცენტრაციის პროდუქტი ოდნავ ხსნადი ელექტროლიტის გაჯერებულ ხსნარში - არის მუდმივი მნიშვნელობა და დამოკიდებულია მხოლოდ ტემპერატურაზე.

K S მნიშვნელობების მაგალითები რიგი მარილისთვის:

K S (AgCl) = 1,610 -10

K S (Ag 2 CrO 4) = 1.110 -12

K S (Ag 2 S) = 610 -50.

ხსნადობაოდნავ ხსნადი ნივთიერება s შეიძლება გამოისახოს მოლები ლიტრზე. s-ის მნიშვნელობიდან გამომდინარე, ნივთიერებები შეიძლება დაიყოს ცუდად ხსნად - s< 10 -4 моль/л, среднерастворимые - 10 -4 моль/л  s  10 -2 моль/л и хорошо растворимые s >10 -2 მოლ/ლ.

ნაერთების ხსნადობა დაკავშირებულია მათ ხსნადობის მუდმივთან. AgCl-სთვის გვაქვს:

AgCl(მყარი) Ag + + Cl -

ხსნადობა s - AgCl-ის მოლური კონცენტრაცია ხსნარში:

s = = m/(MV) = s = = .

აქედან გამომდინარე K S AgCl =  = s 2 და s=
.

ზოგადად, A m B n-სთვის გვაქვს: A m B n (ტვ.) mA +n + nB -m

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

მაგალითი. იპოვეთ AgCl (K S = 1.610 -10) და Ag 2 CrO 4 (K S = 1.210 -12) ხსნადობა.

გამოსავალი. AgCl Ag + + Cl -,

K S = s 2, s =
= 1,3410 -5 მოლ/ლ.

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

K S = (2s) 2 s = 4s 3, s =
= 6,510 -5 მოლ/ლ.

თუმცა, როგორც წესი, რაც უფრო დაბალია ხსნადობა, მით უფრო დაბალია K S, ამ შემთხვევაში სხვადასხვა ტიპის ნაერთებისთვის s(AgCl)< s(Ag 2 CrO 4), хотя K S (AgCl) >K S (Ag 2 CrO 4).

ნალექების და ნატანის დაშლის მდგომარეობა

ნალექსა და ხსნარს შორის წონასწორობისთვის - გაჯერებული ხსნარი - AgCl-ის შემთხვევაში გვაქვს:

AgCl Ag + + Cl -  = K S.

დეპონირების პირობა იწერება:  > K S

ნალექების დროს იონების კონცენტრაცია მცირდება წონასწორობის დამყარებამდე.

ნალექის დაშლის ან გაჯერებული ხსნარის არსებობის პირობა იწერება: < K S .

როგორც ნალექი იხსნება, იონის კონცენტრაცია იზრდება წონასწორობის დამყარებამდე.

საერთო იონის ეფექტი

საერთო იონის დამატება ამცირებს ცუდად ხსნადი ნაერთების ხსნადობას.

მაგალითი.ვიპოვოთ AgCl-ის ხსნადობა 0,1 M NaCl ხსნარში.

გამოსავალი. AgCl Ag + + Cl -

K S AgCl =  = s  0,1 = 1,610 -10, s = 1,610 -9 მოლ/ლ.

AgCl-ის ხსნადობა წყალში (იხ. ზემოთ) არის 1,3410 -5 მოლ/ლ, AgCl-ის ხსნადობა 0,1 M NaCl-ში არის 1,610 -9 მოლ/ლ, ე.ი. 10 4 ჯერ ნაკლები.

მარილის ეფექტი

ხსნარის იონური სიძლიერის გაზრდა ზრდის ცუდად ხსნადი ნაერთების ხსნადობას.

იმის გამო, რომ ცუდად ხსნადი ნაერთების დისოციაციის დროს წარმოქმნილი იონების კონცენტრაციები, ისევე როგორც მიღებული ხსნარების იონური სიძლიერე, მცირეა, შესაძლებელი ხდება იონების კონცენტრაციების გამოყენება, ვიდრე მათი აქტივობა K S გამონათქვამებში. იმ შემთხვევებში, როდესაც ხსნარში არის ძლიერი ელექტროლიტები, რომლებიც იწვევენ ხსნარის მაღალ იონურ სიძლიერეს, აუცილებელია იონების აქტივობის ჩანაცვლება K S-ის გამოხატულებაში.

განვსაზღვროთ AgCl-ის ხსნადობა 0,1 M NaCl-ში ხსნარის იონური სიძლიერის გათვალისწინებით.

AgCl Ag + + Cl -

0.1M NaCl-ისთვის  = 0.1 და 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 M, ანუ 1,64-ჯერ მეტი ვიდრე ხსნარის იონური სიძლიერის გათვალისწინების გარეშე. მარილის ეფექტი მნიშვნელოვნად ნაკლებია ამავე სახელწოდების იონის ეფექტზე.

მაგალითი. Mg(OH) 2-ის ხსნადობა არის 0,012 გ/ლ. იპოვეთ K S.

გამოსავალი. M(Mg(OH) 2) = 58 გ/მოლი, s = 0.12 გ/ლ / 58 გ/მოლი =

2.0710 -4 მ.

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

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

მაგალითი. წარმოიქმნება თუ არა PbCl 2 ნალექი 0,1 M Pb(NO 3) 2 და 0,1 M NaCl ხსნარების თანაბარი მოცულობის შერევისას, თუ K S (PbCl 2) =

გამოსავალი. ხსნარების შერევის შემდეგ იონების კონცენტრაცია განახევრდება, ე.ი. გვაქვს: = = = 0,05 მ, a = 0,1 მ. იპოვეთ ხსნარის იონური სიძლიერე:

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

ვპოულობთ აქტივობის კოეფიციენტებს: f Pb2+ = 0,24 და f Cl - = 0,70.

აქვს PbCl 2 Pb +2 + 2Cl -

K S PbCl2 = a Pb2+ a Cl - 2, გამოთვალეთ Pb2+ a Cl - 2-ის მნიშვნელობა ჩვენი ამოხსნისთვის:

a Pb2+ a Cl - 2 = f Pb2+ (f Cl -) 2 = 0,240,050,70 2 0,05 2 = 1,4710 -5, რაც ნაკლებია PR PbCl2 -61 (1. ასე რომ ნალექი არ წარმოიქმნება.

7. რედოქსის რეაქციები

რედოქსის რეაქციები- ეს არის რეაქციები, რომლებიც ხდება ელემენტების ჟანგვის მდგომარეობის ცვლილებით. ჟანგვის მდგომარეობა არის ატომის ნომინალური მუხტი მოლეკულაში, სადაც ყველა პოლარული ბმა ითვლება იონურად.

ოქსიდაცია- ეს არის ელექტრონების დონაციის პროცესი.

აღდგენაარის ელექტრონების დამატების პროცესი.

ოქსიდიზატორი- არის ატომი, მოლეკულა ან იონი, რომელიც იღებს ელექტრონებს და აქვეითებს მის ჟანგვის მდგომარეობას, ე.ი. მიმდინარეობს აღდგენა.

შემცირების აგენტი- არის ატომი, მოლეკულა ან იონი, რომელიც აძლევს ელექტრონებს და ზრდის მის ჟანგვის მდგომარეობას, ე.ი. იჟანგება.

ტიპიური აღმდგენი და ჟანგვის აგენტები

რედუქტორები:ა) ლითონები - რაც უფრო დაბალია იონიზაციის პოტენციალი, მით უფრო ძლიერია აღმდგენი თვისებები; ბ) ქვედა ჟანგვის მდგომარეობებში მყოფი ელემენტების ნაერთები (NH 3, H 2 S, HBr, HI და ა.შ.), რომლებშიც ყველა ორბიტალი ივსება და შეუძლიათ მხოლოდ ელექტრონების შემოწირულობა.

ჟანგვის აგენტები:ა) არამეტალები (F 2, Cl 2, Br 2, O 2 და ა.შ.) - რაც უფრო დიდია ელექტრონის აფინურობა, მით უფრო ძლიერია ჟანგვის თვისებები; ბ) მეტალის იონები მაღალი ჟანგვის მდგომარეობებში (Fe 3+, Sn 4+, Mn 4+ და სხვ.); გ) ელემენტების ნაერთები უმაღლესი ჟანგვის მდგომარეობებში (KMnO 4, K 2 Cr 2 O 7, NaBiO 3, HNO 3, H 2 SO 4 (კონს.) და ა.შ.), რომლებშიც ყველა ვალენტური ელექტრონი უკვე გადაცემულია და შეიძლება იყოს მხოლოდ ჟანგვის აგენტები.

შუალედური ჟანგვის მდგომარეობებში მყოფი ელემენტების ნაერთებს (HNO 2, H 2 SO 3, H 2 O 2 და ა.შ.) შეუძლიათ გამოავლინონ ჟანგვის და აღმდგენი თვისებები მეორე რეაგენტის რედოქს თვისებებიდან გამომდინარე.

H 2 SO 3 + 2H 2 S = 3S + 3H 2 O

დაჟანგული აღდგენა

H 2 SO 3 + Br 2 + H 2 O = H 2 SO 4 + 2HBr

აღდგენა დაჟანგული

		შემცირების აგენტი (ძლიერი)
		ჟანგვის აგენტი (სუსტი)
		შემცირების აგენტი (სუსტი)
		ჟანგვის აგენტი (ძლიერი)
		შემცირების აგენტი
		შემცირების აგენტი, ჟანგვის აგენტი
		შემცირების აგენტი, ჟანგვის აგენტი
		ოქსიდიზატორი

ჟანგვის აგენტები, რომლებიც იღებენ ელექტრონებს, ანუ მცირდებიან, გადადიან შემცირებულ ფორმაში:

F 2 + 2e  2F -

დაჟანგული აღდგენა

შემცირების აგენტები, ელექტრონების მიტოვება, ანუ დაჟანგვა, გადადის ჟანგვის ფორმაში:

Na 0 - 1e  Na +

აღდგენა დაჟანგული

ამრიგად, როგორც ჟანგვის აგენტები, ასევე აღმდგენი საშუალებები არსებობს დაჟანგული (ელემენტის უფრო მაღალი ჟანგვის მდგომარეობა) და შემცირებული (ელემენტის დაბალი ჟანგვის მდგომარეობა) ფორმებში. ამავდროულად, დაჟანგულიდან შემცირებულ ფორმაზე გადასვლა უფრო დამახასიათებელია ჟანგვითი აგენტებისთვის, ხოლო შემცირებულიდან დაჟანგულ ფორმაზე გადასვლა დამახასიათებელია აღმდგენი აგენტებისთვის. საპირისპირო პროცესები არ არის ტიპიური და ჩვენ არ გვჯერა, რომ, მაგალითად, F - არის შემცირების აგენტი და Na + არის ჟანგვის აგენტი.

დაჟანგულ და შემცირებულ ფორმებს შორის წონასწორობა ხასიათდება რედოქსული პოტენციალით, რაც დამოკიდებულია დაჟანგული და შემცირებული ფორმების კონცენტრაციებზე, გარემოს რეაქციაზე, ტემპერატურაზე და ა.შ. მისი გამოთვლა შესაძლებელია ნერნსტის განტოლება:

E = E o +

სად არის დაჟანგული ფორმის მოლური კონცენტრაცია;

[შემცირებული] - შემცირებული ფორმის მოლური კონცენტრაცია;

n არის ნახევრად რეაქციაში მონაწილე ელექტრონების რაოდენობა;

E 0 - რედოქს პოტენციალის სტანდარტული მნიშვნელობა; E = E 0 თუ [აღდგენა] = [Ok] = 1 მოლ/ლ;

ელექტროდის სტანდარტული პოტენციალის E 0 მნიშვნელობები მოცემულია ცხრილებში და ახასიათებს ნაერთების ჟანგვის და შემცირების თვისებებს: რაც უფრო დადებითია E 0, მით უფრო ძლიერია ჟანგვის თვისებები და რაც უფრო უარყოფითია E 0, უფრო ძლიერი შემცირების თვისებები.

Მაგალითად:

F 2 + 2e  2F - E 0 = 2.87 V - ძლიერი ჟანგვის აგენტი

Na + + 1e  Na 0 E 0 = -2.71 V - ძლიერი შემცირების აგენტი

(პროცესი ყოველთვის აღირიცხება შემცირების რეაქციებისთვის).

ვინაიდან რედოქსის რეაქცია არის ორი ნახევრადრეაქციის, დაჟანგვისა და რედუქციის ერთობლიობა, იგი ხასიათდება სხვაობით ოქსიდიზატორის (E 0 ok) და რედუქტორის (E 0 აღდგენა) სტანდარტულ ელექტროდის პოტენციალებს შორის - ელექტრომამოძრავებელი ძალა (emf) E 0:

E 0 = E 0 ok - E 0 აღდგენა,

ე.მ.ფ. რეაქცია E 0 დაკავშირებულია გიბსის თავისუფალი ენერგიის ცვლილებასთან G: G = -nFE 0, ხოლო მეორე მხრივ, G დაკავშირებულია რეაქციის K წონასწორობის მუდმივთან G = - განტოლებით. 2.3RTlnK.

ბოლო ორი განტოლებიდან გამომდინარეობს კავშირი emf-ს შორის. და რეაქციის წონასწორობის მუდმივი:

E = (2.3RT/nF)lnK.

ე.მ.ფ. რეაქციები სტანდარტის გარდა სხვა კონცენტრაციებში (ანუ არ უდრის 1 მოლ/ლ) E უდრის:

E = E 0 - (2.3RT/nF)logK ან E = E 0 - (0.059/n)logK.

წონასწორობის შემთხვევაში G = 0 და შესაბამისად E =0. საიდანაც E = (0.059/n)logK და K = 10 n E /0.059.

რეაქცია სპონტანურად რომ მოხდეს, შემდეგი მოთხოვნა უნდა დაკმაყოფილდეს: G<0 или К>>1, რომელიც შეესაბამება პირობას E 0 >0. ამიტომ, ამ რედოქსის რეაქციის წარმოქმნის შესაძლებლობის დასადგენად, აუცილებელია გამოვთვალოთ E 0-ის მნიშვნელობა. თუ E 0 0, რეაქცია ხდება. თუ E 0 0, რეაქცია არ ხდება.

მაგალითი 1.განსაზღვრეთ რეაქციის წარმოქმნის შესაძლებლობა

2FeCl 3 + 2KI  2FeCl 2 + 2KCl + I 2

ამოხსნა: ჩვენ ვხვდებით, რომ ჟანგვის აგენტია Fe +3 იონი, რომელიც მცირდება Fe +2-მდე, ხოლო აღმდგენი საშუალებაა I -, რომელიც იჟანგება I2-მდე. ცხრილიდან ვხვდებით ელექტროდის სტანდარტული პოტენციალის მნიშვნელობებს: E 0 (Fe +3 / Fe +2) = 0.77 V და E 0 (I 2 / 2I -) = 0.54 V. ჩვენ ვიანგარიშებთ E 0:

E 0 = E 0 ok - E 0 აღდგენა = 0,77 - 0,54 = 0,23 0-ში.

მაგალითი 2. განსაზღვრეთ რეაქციის წარმოქმნის შესაძლებლობა

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

გამოსავალი. ჩვენ აღმოვაჩენთ, რომ ჟანგვის აგენტია პერმანგანატის იონი MnO 4 -, რომელიც გადაიქცევა Mn +2-ად, ხოლო აღმდგენი საშუალებაა ქლორიდის იონი, რომელიც იქცევა აირისებრ ქლორში Cl 2. მათ პოტენციალებს განვსაზღვრავთ ცხრილიდან: E 0 (MnO 4 - /Mn +2) = 1.51 V და E 0 (Cl 2 /2Cl -) = 1.36 V. ჩვენ ვიანგარიშებთ

E 0 = E 0 ok - E 0 აღდგენა = 1,51 - 1,36 = 0,15 v 0.

რეაქცია შესაძლებელია, რადგან E 0  0.

OVR კლასიფიკაცია

1. ინტერმოლეკულური დაჟანგვა-აღდგენითი რეაქციები - ჟანგვის აგენტი და აღმდგენი აგენტი სხვადასხვა ნივთიერებების ნაწილია:

2Fe + 3Cl 2 = 2FeCl 3

აღდგენა დაჟანგული

2. დისპროპორციული რეაქციები - შუალედური დაჟანგვის მდგომარეობაში მყოფი ელემენტი არის ჟანგვის აგენტი და შემცირების აგენტი:

2KOH + Cl2 = KCl + KClO + H2O

3HNO2 = HNO3 + 2NO + H2O

ამ რეაქციებში ქლორი და N +3 არის ჟანგვის და აღმდგენი საშუალებები.

3. ინტრამოლეკულური დაჟანგვა-აღდგენითი რეაქციები - ჟანგვის აგენტი და აღმდგენი აგენტი ერთი ნივთიერების ნაწილია:

2KClO3
2KCl + 3O 2

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

ამ რეაქციებში, O -2, Cl +5 და N -3, N +5, შესაბამისად, აღმდგენი და ჟანგვის აგენტები არიან.

უნდა აღინიშნოს, რომ ORR-ის მიმართულება და რეაქციის პროდუქტების ბუნება დამოკიდებულია რეაქტიული ნივთიერებების რედოქს თვისებებზე და გარემოს ბუნებაზე (მჟავე, ნეიტრალური ან ტუტე). მაგალითად, კალიუმის პერმანგანატი KMnO 4, რომელიც ავლენს მხოლოდ ჟანგვის თვისებებს, მჟავედან ნეიტრალურ და ტუტე გარემოში გადასვლისას წარმოქმნის სხვადასხვა შემცირების პროდუქტებს და მცირდება მისი რედოქსული პოტენციალი:

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

pH = 7: MnO 4 - + 3e  MnO 2 (ყავისფერი) E 0 = +0.60 ვ

pH > 7: MnO 4 - + 1e  MnO 4 -2 (მწვანე) E 0 = +0.56 ვ

ქრომის (VI) ნაერთები ძლიერი ჟანგვის აგენტებია მჟავე გარემოში (E0 = +1,33 V), შემცირებულია Cr +3-მდე და ქრომის (III) ნაერთები ავლენენ შემცირების უნარს ტუტე გარემოში (E0 = -0,13 V), ჟანგდებიან ქრომის (VI) ნაერთები.

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

pH > 7: CrO 4 2- + 3e  3- (მწვანე)

წყალბადის ზეჟანგი H 2 O 2, რომელიც შეიცავს ჟანგბადს შუალედური ჟანგვის მდგომარეობაში -1, ავლენს ჟანგვის ან შემცირების თვისებებს და დამოკიდებულია ხსნარის pH-ზე, მის ელექტროდის პოტენციალზე და იმ პროდუქტებზე, რომლებზეც ის მცირდება ან იჟანგება.

H 2 O 2 - ჟანგვის აგენტი:

pH > 7: H 2 O 2 + 2H + + 2e 2H 2 O

pH  7: H 2 O 2 + 2e 2OH -

H 2 O 2 - შემცირების აგენტი:

pH > 7: H 2 O 2 - 2e O 2 + 2H +

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

ამრიგად, ORR-ის სწორად დასაწერად აუცილებელია ამ რეაქციის წარმოქმნის პირობების გათვალისწინება.

OVR-ის მომზადების იონ-ელექტრონული მეთოდი

იონ-ელექტრონული მეთოდი (ან ნახევარრეაქციის მეთოდი) გამოიყენება ხსნარებში წარმოქმნილი ORR-ების შესადგენად. იგი ეფუძნება იონ-მოლეკულური განტოლებების სახით შემცირებისა და დაჟანგვის პროცესების ინდივიდუალური ნახევრად რეაქციების შედგენას. ამ შემთხვევაში აუცილებელია იონური რეაქციის განტოლებების ჩაწერის წესების გათვალისწინება: ძლიერი ელექტროლიტები იწერება იონების სახით, ხოლო სუსტი ელექტროლიტები და ცუდად ხსნადი ნივთიერებები იწერება მოლეკულების სახით.

OVR-ის შედგენის პროცედურა

1. იწერება მოლეკულური ORR განტოლების მარცხენა მხარე, განისაზღვრა ჟანგვითი და აღმდგენი საშუალება.

2. ნახევარრეაქციები იწერება ცალ-ცალკე შემცირებისა და ჟანგვის პროცესებისთვის იონურ-მოლეკულური განტოლებების სახით, რომლებშიც მარცხენა და მარჯვენა მხარეები (მარცხნივ ჟანგბადის ჭარბი ან ნაკლებობა) გათანაბრებულია pH-ის გათვალისწინებით. ხსნარი H 2 O მოლეკულების, H + ან OH - იონების გამოყენებით:

pH< 7: избыток [O] 2H + + [O]  H 2 O

pH = 7: ჭარბი [O]H 2 O + [O]  2OH -

დეფიციტი [O] H 2 O - [O]  2H +

pH > 7: ჭარბი [O]H 2 O + [O]  2OH -

დეფიციტი [O] 2OH - - [O]  H 2 O.

3. ნახევარრეაქციის მარცხენა და მარჯვენა მხარეს მუხტების ჯამები ტოლდება ელექტრონების შეკრებით ან გამოკლებით. ამის შემდეგ, მულტიპლიკატორები შეირჩევა ნახევრად რეაქციებისთვის.

4. ჯამური იონ-მოლეკულური ORR განტოლება იწერება ფაქტორების გათვალისწინებით.

5. მოლეკულური ORR განტოლების მარჯვენა მხარე ემატება და მასში გადადის კოეფიციენტები იონ-მოლეკულური განტოლებიდან.

მაგალითი 1. KMnO 4-ის ურთიერთქმედება Na 2 SO 3-თან მჟავე გარემოში.

1. დაწერეთ განტოლების მარცხენა მხარე, დაადგინეთ ჟანგვის და აღმდგენი აგენტი:

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

დაჟანგული აღდგენა ოთხშაბათი

2. მჟავე გარემოს გათვალისწინებით ვადგენთ ნახევრად რეაქციებს რედუქციისა და დაჟანგვის პროცესებისთვის. მჟავე გარემოში პერმანგანატის იონი MnO 4 - მცირდება Mn 2+ იონამდე, ხოლო სულფიტის იონი SO 3 2- იჟანგება სულფატ იონამდე SO 4 2-:

MnO 4 -  Mn +2 - ჩვენ ვაკავშირებთ ჭარბ ჟანგბადს H + იონებით,

SO 3 2-  SO 4 2- - ვიღებთ წყლიდან გამოტოვებულ ჟანგბადს და გამოიყოფა H + იონები.

ვიღებთ შემდეგ ნახევრად რეაქციას:

MnO 4 - + 8H +  Mn +2 + 4H 2 O

SO 3 2- + H 2 O  SO 4 2- + 2H +

3. ორივე ნახევრადრეაქციის მარცხენა და მარჯვენა მხარეს მუხტების ჯამებს ვითვლით და ელექტრონების გამოყენებით ვატოლებთ მუხტებს, ვარჩევთ ფაქტორებს:

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

4. ჯამურ იონ-მოლეკულურ ORR განტოლებას ვწერთ ფაქტორების გათვალისწინებით:

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 +

ჩვენ ვამცირებთ წყალბადის იონებს და წყლის მოლეკულებს და ვიღებთ:

5. ვამატებთ მოლეკულური განტოლების მარჯვენა მხარეს და გადავიტანთ მასში იონ-მოლეკულური განტოლების კოეფიციენტებს. საბოლოო განტოლება ასე გამოიყურება:

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-

მაგალითი 2.ქრომის (III) ნიტრატის დაჟანგვა წყალბადის ზეჟანგით ტუტე გარემოში არის თვისებრივი რეაქცია Cr 3+ იონზე. ტუტე გარემოში Cr 3+ იონი იჟანგება ქრომატულ იონამდე CrO 4 2-, რომელსაც აქვს ყვითელი ფერი.

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. საკოორდინაციო ნაერთები

Კოორდინაცია(კომპლექსი) კავშირები- ეს არის დონორ-აქცეპტორული კავშირის მქონე ნაერთები. საკოორდინაციო ნაერთები შედგება შიდა და გარე სფეროების იონებისგან. რთული ნაერთის ფორმულაში შიდა სფეროს იონები მოთავსებულია კვადრატულ ფრჩხილებში. შიდა სფეროს იონები - რთული იონები - შედგება კომპლექსური აგენტისგან (ცენტრალური იონი) და ლიგანდებისგან. ლიგანდების რაოდენობას კომპლექსის შიდა სფეროში კოორდინაციის რიცხვს უწოდებენ. ლიგანდის სიმკვრივე არის ბმების რაოდენობა, რომლითაც მოცემული ლიგანდი უკავშირდება კომპლექსურ აგენტს.

მაგალითი: K 3

1. გარე სფეროს იონები - 3K +

2. შიდა სფეროს იონი - 3-

3. კომპლექსური აგენტი - Fe 3+

4. ლიგანდი - CN -, მისი დენტაცია - 1

5. საკოორდინაციო ნომერი - 6

გენერალი და არაორგანულიქიმია. მ.: Ქიმია, 1992--2004 წ. სოლოვიევი...

ქიმია, რომელიც უზრუნველყოფს სტუდენტების მომზადების ხარისხს ქიმიაში ერთიანი სახელმწიფო გამოცდის ჩასაბარებლად (კურსის „ზოგადი და არაორგანული ქიმიის“ თემების მაგალითზე) სასწავლო და მეთოდოლოგიური სახელმძღვანელო.

ხელსაწყოების ნაკრები

კურსის განმეორებისთვის აუცილებელი ინფორმაცია" გენერალიდა არაორგანულიქიმია", და სხვადასხვა დონის სირთულის და... ტესტის დავალებების შესრულება…………………………………………………………………………………………………………………………………………… გენერალიდა არაორგანულიქიმია"ატომის პერიოდული კანონი და სტრუქტურა……………………………………………

ზოგადი და არაორგანული ქიმიის სახელმძღვანელო

Კანონი

გენერალიდა არაორგანულიქიმია: სახელმძღვანელო. შემწეობა / ვ.ვ. ბარაგუზინა, ი.ვ. ბოგომოლოვა, ე.ვ. ფედორენკო. - მ.: ... დისციპლინის სტანდარტი და სასწავლო გეგმა ” გენერალიდა არაორგანულიქიმია". წიგნი საშუალებას მოგცემთ სწრაფად მიიღოთ ძირითადი...