Ионные равновесия в растворах

Диссоциация воды
H2O ⇄ H+ + OH–
НО!
Ионное произведение воды
Постоянно для всех разбавленных растворов!

Водородный показатель (pH)
pH = –lg[H+]
Лакмус
Лакмус
Метил-оранж
Метил-оранж
Фенол-фталеин
Фенол-фталеин
H2O ⇄ H+ + OH–
Нейтральная среда
Кислая среда
Щелочная среда
[H+] > [OH–]
[H+] < [OH–]
[H+] = [OH–]
Kw = [H+][OH–] = 10–14

Значения рН некоторых растворов

Степень гидратации различных ионов и молекул неодинакова и зависит от размеров частиц и величины их заряда. Чем больше заряд и меньше размеры иона, то есть выше удельная плотность заряда, тем больше степень гидратации.
Недиссоциированные молекулы также в той или иной степени гидратированы, их гидратная оболочка возникает только вокруг полярных групп и потому может быть не сплошной.
Гидратация ионов в растворе влияет на их подвижность, причем зависимость обратно пропорциональная.

Равновесие растворения
Исходное
состояние
Растворение
началось
Равновесное
состояние

Константа (произведение) растворимости
KtxAny(к) ⇄ xKty+(р) + yAnx–(р)
Применима только к малорастворимым и нерастворимым электролитам!
В старых книгах обозначают как ПР

Расчет растворимости по Ks
a) В чистой воде
AgCl(к) ⇄ Ag+(р) + Cl–(р)
(размерность моль2/дм2 подразумевается, но не пишется)
По уравнению реакции:
(т.к. никаких других источников ионов в растворе нет)
моль/дм3
Нашли концентрацию. А растворимость?

Расчет растворимости по Ks (продолжение)
Растворимость (S) – масса вещества в 100 г растворителя
Допущения:
ρ = 1 г/см3 (для разб. растворов верно!)
В 1000 г воды 1.25⋅10-5 моль AgCl
В 100 г воды 1.25⋅10-6 моль AgCl
SAgCl = 1.25⋅10-6⋅143,5 = 1.79∙10–3 г
Количество AgCl (моль)
в 100 г воды
МAgCl,
г/моль
mAgCl << mраствора

Расчет растворимости солей с многозарядными ионами
Ca3(PO4)2 ⇄ 3Ca2+ + 2PO43–
= 1.13∙10-7∙310 = 3.53∙10–5 г/дм3
или 3.53∙10–6 г на 100 г растворителя

Способы смещения равновесия растворимости
Повышение температуры – S↑
Добавление одноименного иона – S↓
Добавление реагента, участвующего в конкурирующем равновесии с катионом или анионом – S↑
Добавление электролита, не имеющего общих ионов – обычно S немного ↑ (солевой эффект).
Причина: количество ионов ↑ ⇒ взаимодействие между ними ↑ ⇒ активность ионов↓

Влияние одноименных ионов
KtxAny(к) ⇄ xKty+(р) + yAnx–(р)
Повышение концентрации Kty+
Автоматически снижается концентрация Anx–!
(произведение должно остаться постоянным)

Расчет растворимости по Ks
б) В растворе с одноименным ионом:
Рассчитаем SAgCl в 0,01М растворе NaCl
моль/дм3
Поскольку x << 0.01, то:
AgCl(к) ⇄ Ag+(р) + Cl–(р)
А в чистой воде?
моль/дм3
Растворимость уменьшилась в 800 раз!

Что такое «конкурирующее равновесие»?
CuS(к) ⇄ S2–(р) + Cu2+(р)
2H+(р) + S2–(р) ⇄ H2S↑(г)
Pb2+(р) + S2–(р) ⇄ PbS↓(к)
Осадок
4NH3(р) + Cu2+(р) ⇄ [Cu(NH3)4]2+(р)
Координационное
соединение
Cu2+(р) + 2OH–(р) ⇄ Cu(OH)2↓(к)
Слабый
электролит
Газ