Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Глава V. Химическое равновесие в гетерогенных системах
5.1. Использование процессов образования и растворения осадков в анализе Реакции осаждении лежат в основе ряда аналитических операций и широко используются для различных целей анализа: 1. Обнаружение ионов в растворе (осадок – аналитический сигнал) по образованию осадков определенного цвета или структуры (микрокристаллоскопия). Например: а) гексацианоферрат (II) калия K4[Fe(CN)6] в слабокислой среде образует с ионами железа (III) темно-синий осадок гексацианоферрата (II) железа (III) (берлинская лазурь): 4Fe3+ + 3[Fe(CN)6]4- → Fe4[Fe(CN)6]3↓; б) оксалат аммония дает в растворах с солями кальция белый кристаллический осадок оксалата кальция, нерастворимый в уксусной кислоте: Са2+ + С2О42- → СаС2О4↓; в) гексанитрокобальтат (III) натрия Na3[Co(NO2)6] образует с солями калия в нейтральной среде кристаллический осадок желтого цвета К2Na[Co(NO2)6]: 2К+ + Na3[Co(NO2)6] → К2Na[Co(NO2)6] ↓ + 2Na+; г) сульфат-ионы с ионами кальция образуют белый кристаллический осадок CaSO4·2H2O. Игольчатые кристаллы в виде пучков или звездочек наблюдаются под микроскопом; д) ионы J- образуют с ионами свинца (II) в уксуснокислой среде желтый осадок в виде блестящих золотистых кристаллов: Pb2+ + 2J- → PbJ2↓ 2. Разделение катионов и анионов на аналитические группы. Сложные смеси веществ, используя реакции осаждения, можно разделить на группы в 3-5 ионов. Разделение на группы в значительной степени облегчает анализ, делает его систематическим. Для такого разделения подбираются соответствующие групповые реагенты. В зависимости от избранной классификации, это могут быть сульфид-ионы, карбонат-ионы, фосфат-ионы и т.д. Кислотно-щелочная классификация базируется на получении осадков хлоридов, сульфатов, гидроксидов катионов. Например: а) по кислотно-щелочной классификации для разделения смеси ионов NH4+, K+, Na+, Ag+, [Hg2]2+, Pb2+ к исследуемому раствору добавляют 2 М раствор соляной кислоты. Хлориды серебра, свинца, ртути (I) выделяются в виде осадка белого цвета (AgCl, PbCl2, Hg2Cl2), а хлориды ионов NH4+, K+, Na+ остаются в фильтрате. В дальнейшем каждая группа анализируется отдельно; б) анионы 2-ой (Cl-, Br-, J-, S2-) и 3-ей (NO3-, NO2-, CH3COO-) аналитических групп можно разделить, вводя в исследуемый раствор нитрат серебра в присутствии азотной кислоты. При этом соли серебра анионов 2-ой группы выпадают в осадок, а 3-ей остаются в растворах.
3. Удаление мешающих ходу анализа ионов. Например: а) присутствие в исследуемом растворе катионов бария мешает открытию ионов кальция и стронция, поэтому катионы бария удаляются при его открытии хроматом калия в уксуснокислой среде. Осадок хромата бария отфильтровывается, а в фильтрате затем открывают ионы Sr2+, Ca2+; б) присутствие ионов Sr2+ мешает открытию ионов Ca2+. К исследуемому раствору приливают раствор сульфата аммония. При этом катионы стронция практически полностью переходят в осадок SrSO4, а основная часть катионов кальция остается в растворе в виде непрочного комплексного иона [Сa(SO4)2]2- и иона Ca2+. Ионы кальция открывают в центрифугате после отделения осадка SrSO4; в) для открытия ионов магния в растворе, содержащем ионы железа, марганца, висмута, сурьмы, используют способность соединений Mg(OH)2 и (MgOH)2CO3 растворяются в солях аммония. К исследуемому раствору приливают хлорид или нитрат аммония, затем карбонат аммония. В осадок выпадают карбонаты железа, висмута, сурьмы, марганца, а катионы магния остаются в растворе, и после отделения осадка их можно открыть в фильтрате действием раствора гидрофосфата натрия Na2HPO4 механизм растворения гидроксидов, подобных Mg(OH)2 рассмотрен в §5 этой главы; 4. Исследование свойств осадков: растворимость, способность образовывать пересыщенные растворы, зависимость растворимости от температуры, растворимость в кислотах, щелочах и других растворителях. 5. Выделение из смеси соединений определяемых элементов с последующим их концентрированием из сильно разбавленных растворов. 6. Количественное определение ионов путем выделения в виде малорастворимых соединений, соответствующей их обработки (промывание, фильтрование, прокаливание) и взвешивания на аналитических весах (гравиметрия). 7. Количественное определение ионов в виде малорастворимых соединений путем титрования исследуемого раствора стандартным раствором реагента (Объемный анализ. Метод осаждения).
5.2. Равновесие в системах осадок Û раствор. Произведение растворимости. Константа растворимости
При аналитических исследованиях очень важно знать последовательность осаждения ионов из раствора, полноту осаждения, растворимость осадков, условия образования осадков, условия переведения того или иного вещества в другие малорастворимые электролиты или в раствор. Абсолютно нерастворимых веществ в природе не существует. В насыщенном растворе между осадком и раствором над ним устанавливается динамическое равновесие: KtAn↓ ↔ Kt+ + An-* (насыщенный раствор) Для бинарного электролита согласно закону действующих масс, учитывая, что поверхность осадка постоянна, можно записать: (V.I) ПРа (К sо) – произведение растворимости – важнейшая аналитическая константа, характеризующая основную закономерность равновесного процесса в системе осадок Û раствор, называемую правилом произведения растворимости: произведение активностей ионов малорастворимого электролита в его насыщенном водном растворе при постоянной температуре является постоянной величиной. В общем случае для электролита типа KtmAnn с учетом стехиометрических коэффициентов для реакции: KtmAnn↓ ↔ mKt+ + nAn- произведение растворимости запишется: Учитывая, что ; получаем: (V.2) Для малорастворимых соединений (Р<10-4 моль/л) и для бинарных электролитов (ПР≤10-8) в отсутствии других сильных электролитов ионная сила раствора (µ) мала, коэффициенты активности (fi) приближаются к 1, и для необходимых расчетов можно пользоваться упрощенным выражением: По величине произведения растворимости можно судить о растворимости электролитов. Чем больше величина произведения растворимости, тем больше и растворимость данного соединения. Но делать выводы о большей или меньшей растворимости (в моль/л) веществ по величинам произведений растворимости можно только для однотипных электролитов. Например, сравнивая значения произведений растворимости следующих веществ: = 1,78·10-10; = 1,1·10-10; = 8,3·10-17; = 9,1·10-6; = 5,0·10-18, можно расположить их по степени уменьшения растворимости (в моль/л) в следующий ряд: Самая меньшая растворимость из приведенных соединений у сульфида железа. Выбор наиболее чувствительных осадителей также можно осуществить по величинам произведений растворимости. Например, для решения вопроса, каким из анионов полнее можно осадить ион Ba2+, сравнивают произведения растворимости ряда соединений: =1,1·10-10; = 1,2·10-10; = 5,1·10-9; = 1,1·10-7. В данном случае наиболее полное осаждение достигается при использовании ионов SO42-. Причем чувствительность ионов осадителей повышается в следующей последовательности: C2O42- < CO32- < CrO42- < SO42- Для катионов кальция чувствительность тех же анионов увеличивается в другой последовательности: CrO42- < SO42- < CO32- < C2O42-; т.к. = 9,1·10-6; = 7,1·10-4; = 4,8·10-9; = 2,3·10-9. Сравнивая произведения растворимости хроматов бария и кальция, можно увидеть, что после осаждения ионов Ва2+ в растворе останутся ионы кальция.
|
||||||
Последнее изменение этой страницы: 2017-02-08; просмотров: 284; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 18.188.20.56 (0.013 с.) |