В насиченому розчині сильного електроліту встановлюється рівновага між іонами цього електроліту, які знаходяться в розчині, і твердою фазою. Розглянемо приклад такої рівноваги спочатку для бінарного електроліту, тобто такого, який дисоціює лише на два іони:
AgCI ⇄ Ag+ + CI-
Константу рівноваги для цього гетерогенного процесу можна виразити через активні (ефективні) концентрації речовини:
Активна концентрація твердої фази є величиною сталою, а активні концентрації іонів Ag+ і СІ- у розчині можуть змінюватись. Оскільки розчинність АgСІ невелика, концентрації цих іонів також мають невеликі значення, і активні концентрації близькі до загальної (коли С→0, α → С, αAg+=[ Ag+], αCI-=[ CI-] ).
У виразі для константи рівноваги замінимо активні концентрації загальними, а сталі величини запишемо в лівій частині рівняння: К*α АgСІ = [ Ag+][ CI-]
За даної температури добуток К*α АgСІ - стала величина і називається добутком розчинності (ДР). Він кількісно характеризує рівновагу в насиченому розчині малорозчинного електроліту.
ДР = [ Ag+][ CI-]
Виходячи зі значень ДР, можна розраховувати розчинність електролітів, в тому числі й у випадках, коли в розчинах присутні однойменні до цих електролітів іони. Приклад такого розрахунку наведено далі.
Реакція обміну в розчинах електролітів.
Іонні рівняння
Спочатку розглянемо процеси, які відбуваються, коли до насиченого розчину малорозчинного електроліту, наприклад АgС1, додавати одночасно два однойменні іони, тобто такі, які перебувають у рівновазі з цим малорозчинним електролітом. Для цього в розчин треба ввести сильні розчинні електроліти, в одному з яких містяться іони СI- (НС1, NaC1, СаС12 тощо), а віншому - іони Аg+ (АgNО3, АgF). Обидва іони зміщують рівновагу в бік утворення осаду. Це означає, що між електролітами, які вводять у розчин, відбувається обмінна реакція, спрямована в бік утворення осаду:
АgNО3 +КС1= КNO3 + АgС1↓
Оскільки АgNО3, КС1, КNO3 – добре розчинні сильні електроліти, вони повністю дисоціюють на іони. Тому можна записати:
Аg+ + NО3- + К+ + С1- = К+ + NО3- + АgС1↓
Йони К+ та NО3- участі в реакції фактично не беруть, і їх можна виключити з рівняння. В результаті одержимо скорочене іонне рівняння,яке й відображає суть хімічного процесу в розчині за участю двох електролітів:
Аg+ + С1- = АgС1↓
Якщо до розчину слабкого електроліту, наприклад СН3СООН, одночасно додавати сильні електроліти, що містять однойменні іони, в одному - Н+ (НС1, НNО3 та ін.), а в другому - СН3СОО- (NаСН3СОО та ін.), рівновага зміщуватиметься в бік малодисоційованих молекул СН3СООН:
СН3СООН =СН3СОО- + Н+;
←Н+
←СН3СОО-
Це означає, що між електролітами, які ввели у розчин, відбувається обмінна реакція з утворенням слабкого електроліту:
СН3СООNа + НС1 = СН3СООН + NaC1.
Але суть даного процесу краще передає іонне рівняння.
Складаючи такі рівняння, сильні електроліти записують у вигляді іонів, що утворюються під час їх дисоціації, а слабкі електроліти і нерозчинені речовини - у молекулярній формі:
Na+ + СН3СОO- + Н+ + СI- = СН3СООН + Na+ + СI-
Виключивши іони Nа+ і СІ- , які не беруть участі вреакції, дістанемо скорочене іонне рівняння:
СН3СОO- + Н+ = СН3СООН
Таким чином, в процесі реакцій обміну між електролітами утворені ними іони сполучаються, внаслідок чого утворюються малодисоційовані або нерозчинні речовини.
Якщо слабкі чи малорозчинні електроліти є і серед вихідних речовин, і серед продуктів, то обмінні реакції відбуваються зворотно, а рівновага зміщується в бік менш дисоційованих електролітів, наприклад:
2NaOH + H2S = Na2S + 2Н2О;
2OH- + H2S = S2- + 2Н2О
Тут Н2S і Н2О - слабкі електроліти, рівновага зміщена в бік більш слабкого електроліту - води.
Аналогічно реакція FеS + 2НС1 = FеС12 + Н2S перебігає в бік утворення сульфідної кислоти, при дисоціації якої іонів утворюється менше, ніж у насиченому розчині малорозчинного сульфіду феруму (Ⅱ): загальна константа дисоціації Н2S (10-21) менша, ніж ДРFeS (10-19).
ЕКСПЕРІМЕНТАЛЬНА ЧАСТИНА
Мета роботи:дослідити властивості розчинів електролітів, визначити фактори, що впливають на активність кислот та встановити причини, які викликають перебіг реакцій іонного обміну до кінця.
Прилади та реактиви: штатив з набором пробірок, амперметр, вугільні електроди, мікро шпатель, скляні стакани. Шматочки цинку або мармуру. Розчини: хлороводневої, сірчаної, щавелевої кислот, гідроксиду натрію, гідроксиду амонію, хлориду натрію, нітрату срібла, карбонату натрію, ацетату натрію.
Дата: 2016-10-02, просмотров: 222.
