Условия растворения осадков

 

В насыщенном растворе гетерогенной системы МА → М⁺ + А^-

Растворение осадка или сдвиг равновесия вправо, может быть осуществлено с помощью любого метода и уменьшения концентрации свободных ионов М⁺ и А^-:

- связыванием этих ионов в другой, менее растворимый осадок;

если в растворе присутствуют ионы SO₄^2- и СО₃^2-, то при введении в него ионов Са²⁺ в осадок прежде всего переходит карбонат кальция СаСО₃, так как (СаСО₃) < K₃(CaSO₄). В качественном анализе одним и тем же осадителем можно разделять несколько ионов, зная

значения К_S, образующихся соединенно. Это дробное осаждение, но осадки должны легко различаться по внешнему виду (окраска, кристаллы).

Допустим, что имеется осадок сульфата кальция CASO₄. Если к раствору с осадком добавить хлорид стронция SrCl₂, то сульфат кальция СаSO₄ превратится в SrSO₄ так как раствор над осадком содержит сульфат – ион SO₄^2-. При добавлении SrCl₂ ионы S О₄^2- - образуют молекулы SrSO₄, так как сульфат стронция менее растворим (K_SSrSO₄ = 3,2 х 10^-7), чем Са [K_SCaSO₄ = 1,3 х 10^-4], то концентрация сульфат-ионов SO₄ достаточна, чтобы превысить K_S(SrSO₄). Сульфат стронция начнет выпадать в осадок.

В растворе уменьшится концентрация [SO₄^2-]; [Ca²⁺] x [SO₄^2-] станет меньше К_S[CaSO₄] и часть осадка СаSO₄ перейдет в раствор.

Сульфат-ионы, перешедшие в раствор, свяжутся с Sr²⁺. Происходит процесс перехода малорастворимого СаSO₄ в еще более малорастворимый SrSO₄.

 

K_S

CaSO₄ == Ca²⁺ + SO₄^2-

+

Sr²⁺

↑↓ K_S2

SrSO₄

Наблюдается два гетерогенных однотипных конкурирующих равновесия. Конкуренцию за общий ион SO₄ выигрывает тот ион, который образует малорастворимый электролит с меньшим значением К_S (в приведенном примере - ион Sr ²⁺).

- связывание ионов Ме малорастворимого сильного электролита в комплексное соединение.

Рассмотрим систему

Аq → Аq ⁺ + Cl^- (I)

→

[Aq(NO₃)²]⁺ → Aq⁺ + 2 NO₃ ⁰ (П)

При пропускании NH₃ через насыщенный раствор АqСl (первое гетерогенное равновесие образуется комплексный ион [Aq(NH₃)₂]⁺ и возникает новое уже гомогенное равновесие, обусловленное диссоциацией комплексного иона (второе равновесие). В результате образования комплексного иона активность Аq⁺ в растворе уменьшится, что вызывает растворение осадка AqCl и при дальнейшем добавлении NH₃ осадок полностью растворяется.

В систематическом анализе катионов П группы реакцию образования комплексных соединений и затем их разрушения используют при разделении Аq⁺ и Нg₂^2+.

Схема процесса растворения осадка с образованием комплексного соединения

^K_S

Ma == M⁺ + A^-

+

nL

↑↓ Kн

[M(L)_n]⁺, где МА – малорастворимый сильный электролит

L - лиганд

[M(L)n]⁺ - растворимое комплексное соединение

 

 

СВЯЗЫВАНИЕ АНИОНА В МАЛОДИССОЦИИРУЕМУЮ

КИСЛОТУ

Растворимость труднорастворимых солей, образованных анионами слабых кислот (СО₃^2-, РО₄^3-, С₂О₄^2-), зависит от значения рН раствора, что объясняется конкуренцией за анион между катионами металла и протонами.

 

К_S

CaCO₃== Ca²⁺ + CO₃^2_

1+

2H⁺

2↑↓ Kq

СО₂

H₂CO₃

H₂O

 

Осадок СаСО_3. Раствор, соприкасающийся с осадком СаСО₃, является насыщенным относительно этого осадка. [Ca²⁺] x [CO₃^2_] = K_S(CaCO₃). При приливании НCl ионы Н⁺ начинают связывать карбонат-ионы СО₃^2- в молекулы угольной кислоты, которая распадается на СО₂ и Н₂О. В растворе уменьшается концентрация карбонат-ионов и гетерогенное равновесие 1 сместится в сторону образования новых ионов кальция и карбонат-ионов, т.е. часть осадка переходит в раствор. Возникает гомогенное равновесие 2. При добавлении определенного количе тва кислоты, т.е. при определенном значении рН, может произойти полное растворение осадка САСО₃.

Для растворения труднорастворимых электролитов в раствор добавляют такой электролит, ионы которого могут образовать малодиссоциированное соединение с одним из ионов труднорастворимого электролита. Например: Fe(OH)₃ + 3HCl → FeCL₃ + H₂O

Mq(OH)₂ + 2NH₄Cl → MqCl ₂ + 2NH₄OH. Растворение гидроксидов Fe(OH)₃ и Мq(ОН)₂ происходит потому, что ионы ОН^- связываются в малодиссоциирующие соединения Н₂О и NH₄OH. Растворение Мq(ОН)₂ в солях аммония используют для разделения ионов Мq²⁺ и Fe³⁺.