Ионные равновесия в растворах амфотерных

Электролитов

Амфотерные электролиты являются слабыми электролитами. Способность амфотерных электролитов практически полностью реагировать как с кислотами, так и со щелочами, образуя и в том, и в другом случае соли, связана с двойственным характером ихдиссоциации. В растворах амфотерных электролитов устанавливается сложное гетерогенное равновесие между осадком и раствором.

Например, диссоциацию амфотерного электролита – гидроксида алюминия можно выразить схемой:

 

		Al(OH)3 (осадок)
Кислотный тип диссоциации		↕		Основной тип диссоциации
H^++ AlO2^- + Н2О		Al(OH)з (раствор)		Al^3+ + 3OH^-

Если к раствору гидроксида алюминия добавлять кислоту(увеличивать концентрацию катионов водорода Н⁺), равновесие будет смещаться в сторону диссоциации по основному типу. Гидроксид алюминия будет вести себя как основание.

Этот процесс может быть выражен уравнением

Al(OH)₃ + 3HCl = AlCl₃ + 3H₂O.

Ионно-молекулярные уравнения:

Al(OH)₃ + 3H⁺+ 3Cl^- = Al³⁺+ 3Cl^-+ 3H₂O;

Al(OH)₃ + 3H⁺ = Al³⁺+ 3H₂O.

Если к раствору Al(OH)₃ добавлять щелочь, то увеличивается концентрация гидроксид-ионов (ОН^-) и равновесие диссоциации гидроксида алюминия будет смещаться в сторону диссоциации по кислотному типу. Гидроксид алюминия будет вести себя как кислота:

Al(OH)₃ + NaOH = NaAlO₂ + 2H₂O;

Al(OH)₃ + Na⁺+ OH^- = Na⁺+ AlO₂^-+ 2H₂O;

Al(OH)₃ + OН^- = AlO₂^- + 2H₂O.

В щелочных растворах алюминий находится в виде иона [Al(OH)₄]^-, ион AlO₂^- обнаружен только в растворах с рН>13, поэтому последнюю реакцию можно записать в следующем виде:

Al(OH)₃ + NaOH = Na[Al(OH)₄];

Al(OH)₃ + Na⁺+ OH^-= Na⁺ + [Al(OH)₄]^-;

Al(OH)₃ + OH^-= [Al(OH)₄]^-.

Таким образом, проявление амфотерными электролитами двойственных свойств кислоты и основания объясняется смещением равновесия при введении в раствор одноименных ионов.

Ионное равновесие в гетерогенных системах.

Произведение растворимости

В насыщенных растворах малорастворимых солей (все соли являются сильными электролитами), кристаллы которых построены из ионов, устанавливается равновесие между гидратированными ионами в растворе и ионами в кристаллах (твердая фаза).

Насыщенный раствор получается тогда, когда дальнейшее растворение данного вещества в растворе прекращается. В насыщенном растворе концентрация этого вещества максимальна при данных условиях. Концентрация вещества в его насыщенном растворе называется его растворимостью С_р.

Растворимость выражается в моль/л или г/л. Так, в насыщенном растворе электролита A_nB_m, находящегося в равновесии с его твердой фазой, устанавливается следующее равновесие:

	растворение
AnBm(тв)		nAm^++ mB^n^-.
твердая фаза	кристаллизация	насыщенный раствор

Поскольку в растворах сильных электролитов состояние ионов определяется их активностями, то константа равновесия этого процесса выразится следующим уравнением:

Прямой и обратный процессы являются гетерогенными, так как протекают на поверхности осадка. Знаменатель этой дроби, т.е. активность твердого вещества, есть величина постоянная, поэтому произведение К ^. а _АnBm тоже величина постоянная при данной температуре. Отсюда следует, что произведение активностей ионов тоже представляет собой постоянную величину, называемую произведением растворимости (ПР):