Реакции
<<  Магическое мышление и субъективный опыт: реакция взрослых на белую магию Европейская реакция в борьбе с революциями  >>
Лекция № 7 Реакции осаждения-растворения в качественном анализе
Лекция № 7 Реакции осаждения-растворения в качественном анализе
Константы растворимости, их взаимосвязь
Константы растворимости, их взаимосвязь
Константы растворимости, их взаимосвязь
Константы растворимости, их взаимосвязь
Константы растворимости, их взаимосвязь
Константы растворимости, их взаимосвязь
Произведение растворимости
Произведение растворимости
Произведение растворимости
Произведение растворимости
Растворимость
Растворимость
Растворимость
Растворимость
Растворимость
Растворимость
Растворимость
Растворимость
Растворимость
Растворимость
Расчет условий растворения и осаждения осадков
Расчет условий растворения и осаждения осадков
Расчет условий растворения и осаждения осадков
Расчет условий растворения и осаждения осадков
Факторы, влияющие на осаждение и растворение осадков
Факторы, влияющие на осаждение и растворение осадков
Влияние одноименных ионов на растворимость осадка
Влияние одноименных ионов на растворимость осадка
Факторы, влияющие на осаждение и растворение осадков
Факторы, влияющие на осаждение и растворение осадков
Факторы, влияющие на осаждение и растворение осадков
Факторы, влияющие на осаждение и растворение осадков
Факторы, влияющие на осаждение и растворение осадков
Факторы, влияющие на осаждение и растворение осадков
Факторы, влияющие на осаждение и растворение осадков
Факторы, влияющие на осаждение и растворение осадков
4. Влияние комплексообразования на растворимость осадка Осаждаемые
4. Влияние комплексообразования на растворимость осадка Осаждаемые
Влияние комплексообразования на растворимость осадка
Влияние комплексообразования на растворимость осадка
Влияние комплексообразования на растворимость осадка
Влияние комплексообразования на растворимость осадка
Ag2CrO4
Ag2CrO4
Переведение одних малорастворимых соединений в другие
Переведение одних малорастворимых соединений в другие
Фракционированное осаждение
Фракционированное осаждение
Влияние дополнительных факторов
Влияние дополнительных факторов

Презентация: «Реакции осаждения-растворения в качественном анализе». Автор: house. Файл: «Реакции осаждения-растворения в качественном анализе.pptx». Размер zip-архива: 260 КБ.

Реакции осаждения-растворения в качественном анализе

содержание презентации «Реакции осаждения-растворения в качественном анализе.pptx»
СлайдТекст
1 Лекция № 7 Реакции осаждения-растворения в качественном анализе

Лекция № 7 Реакции осаждения-растворения в качественном анализе

Реакции осаждения используются в качественном анализе для: 1. разделения ионов; 2. обнаружения ионов; 3. гравиметрического метода анализа; 4. метода осадительного титрования в количественном анализе. А также эти реакции используются и в технологии. Способность к осаждению зависит от многих факторов: 1. состава катионов и анионов, входящих в анализируемый объект; 2. концентрационных условий осаждения; 3. pH и температуры; 4. ионной силы раствора; 5. присутствия посторонних ионов, которые могут либо соосаждаться с осаждаемым веществом, либо наоборот препятствовать его осаждению.

2 Константы растворимости, их взаимосвязь

Константы растворимости, их взаимосвязь

AmBn ? mAn+ + nBm- Это равновесие является динамическим В насыщенном растворе малорастворимого электролита произведение активностей его ионов в степенях, равных стехиометрическим коэффициентам, для данного растворителя, температуры и давления есть величина постоянная, называемая константой растворимости или ПРТ (АmBm). ПРТ - является термодинамической и зависит от температуры, давления и природы растворителя. ПРТ можно использовать для вычисления растворимости только при ионной силе, равной нулю (µ (I) = 0).

3 Константы растворимости, их взаимосвязь

Константы растворимости, их взаимосвязь

Если ионная сила раствора не равна нулю (I ? 0), то константа равновесия реакции осаждения-растворения, выраженная через равновесные концентрации, называется концентрационным (реальным) произведением растворимости и обозначается KS или ПРР. В насыщенном растворе малорастворимого электролита произведение концентраций ионов в степенях, равных стехиометрическим коэффициентам, для данного растворителя, температуры и давления есть величина постоянная и зависит в отличии от ПРТ не только от температуры, давления и природы растворителя, но и от ионной силы раствора. ПРТ и ПРР связаны между собой:

4 Константы растворимости, их взаимосвязь

Константы растворимости, их взаимосвязь

Коэффициенты активности приближаются единице (? ?1) только в очень разбавленных растворах. Поэтому только в случае очень разбавленных растворов ПРР совпадает с ПРТ. В присутствии посторонних электролитов коэффициент активности всегда меньше единицы (? < 1) и ПРР > ПРТ. Отсюда следует, что ПРР, а следовательно и растворимость малорастворимых соединений увеличивается с повышением концентрации сильных электролитов. В реальных условиях анализа ионы осадка в растворе вступают с посторонними ионами или с собственными ионами в конкурирующие реакции (кислотно-основные, комплексообразования). В этих условиях для расчетов удобно пользоваться условным ПР - ПРУ. ПРУ – это произведение общих концентраций ионов осадка, независимо от того, в какой форме (связанной или свободной) эти ионы находятся в насыщенном растворе малорастворимого соединения. Условное произведение растворимости связано с реальным и термодинамическим произведением растворимости следующими соотношениями: Условное ПР является функцией температуры, давления, природы растворителя, ионной силы, природы образующихся в результате конкурирующих реакций соединений и является константой - только при постоянстве названных факторов.

5 Произведение растворимости

Произведение растворимости

В 100 мл насыщенного раствора иодида свинца содержится 0,0268 г Pb2+. Вычислить ПР(PbI2). В растворе насыщенного раствора PbI2 наблюдается следующее равновесие: Данная гетерогенная реакция описывается константой равновесия – произведением растворимости – ПРТ: Растворимость иодида свинца рассчитываем по формуле:

6 Произведение растворимости

Произведение растворимости

Произведение растворимости является важной, одной из основных характеристик осадка. Пользуясь этой характеристикой, можно вычислить растворимость осадка в заданных условиях; рассчитать оптимальные условия осаждения; предвидеть какими реакциями осаждения лучше пользоваться для определения (или отделения) тех или иных ионов.

7 Растворимость

Растворимость

Растворимостью называется общая концентрация вещества в его насыщенном растворе. Растворимость складывается из концентраций всех форм, в которых данное вещество присутствует в растворе. В насыщенном водном растворе Fe2O3.H2O могут существовать частицы Fe(H2O)63+, Fe(H2O)5(OH)2+, Fe(H2O)4(OH)2+, Fe(H2O)3(OH)3, Fe2(OH)2(H2O)84+ и многие другие. При растворении вещества АmBn в отсутствие избытка одного из одноименных ионов (А или В) его ионы переходят в раствор в стехиометрических количествах: если в 1 л раствора перешло S моль АmBn, то общие концентрации ионов А и В составляют, соответственно, ms и ns моль/л.

8 Растворимость

Растворимость

1. Ионную силу можно принять равной нулю (I = 0), то растворимость осадка вычисляют по величине ПРТ. 2. Влиянием ионной силы пренебречь нельзя, но конкурирующие реакции отсутствуют. Растворимость вычисляют по величине ПРР. 3. Конкурирующими реакциями пренебречь нельзя, то растворимость вычисляют по величине ПРУ. Обычно изменение растворимости осадка за счет протекания конкурирующих реакций значительно больше, чем за счет электростатических взаимодействий. Поэтому при расчете растворимости осадка в условиях протекания конкурирующих реакций без особых погрешностей коэффициенты активности можно принять равными 1 (? =1), т.е.

9 Растворимость

Растворимость

Увеличение концентрации одного из ионов осадка приводит к уменьшению концентрации других ионов осадка в растворе. Тогда растворимость осадка АmBn в присутствии одноименного иона (например, В) вычисляют: ПРAgCl = 1?10-10 Ag2CrO4 ? 2Ag+ + CrO42- [CrO42-] = S; [Ag+] = 2?S Растворимость хромата серебра оказалась больше, чем растворимость хлорида серебра.

10 Растворимость

Растворимость

Рассчитать растворимость сульфата бария (BaSO4) а) в воде; б) в 0,1 М растворе Na2SO4; в) в 0,1 М растворе Na2S. В насыщенном растворе BaSO4 наблюдается следующее равновесие: Чтобы рассчитать растворимость осадка BaSO4 в растворе Na2SO4, нужно учесть ионную силу электролита: Растворимость осадка BaSO4 в растворе Na2SO4 меньше, чем растворимость в воде, т.к. влияет введенный в раствор одноименный ион - SO42-.

11 Растворимость

Растворимость

Растворимость осадка BaSO4 в растворе Na2S рассчитыают с учетом ионной силы электролита: Растворимость осадка BaSO4 в растворе Na2S повышается по сравнению с растворимостью в воде, так как проявляется «солевой эффект».

12 Расчет условий растворения и осаждения осадков

Расчет условий растворения и осаждения осадков

1. Если произведение концентраций ионов (ПКИ) в растворе меньше величины произведения растворимости, осадок растворяется, и, наоборот, осадок выпадает, если произведение концентраций ионов превышает величину произведения растворимости. ПКИ < ПР – осадок не образуется; ПКИ = ПР – раствор насыщен; ПКИ > ПР – раствор пересыщен, образуется осадок. 2. Из двух труднорастворимых соединений в первую очередь выпадает то, ПР которого меньше. Например, осаждение ионов Ba2+ дихроматом калия: 2BaCl2 + K2Cr2O7 + H2O = 2BaCrO4? + 2KCl + 2HCl Осаждение ионов из их смеси происходит в той последовательности, в какой достигается ПР малорастворимого соединения. Например, ПР (BaSO4) = 1,8?.10-10; ПР (SrSO4) = 2,1.10-7; ПР (СaSO4) = 1,8.10-5. Первый выпадет осадок сульфата бария, затем осадок сульфата стронция и последний – сульфат кальция.

13 Расчет условий растворения и осаждения осадков

Расчет условий растворения и осаждения осадков

Образуется ли осадок, если смешать равные объемы 0,2 М раствора Ca(NO3)2 и 0,02 М раствора K3PO4? ПКИ = (Ca2+)3?(PO43-)2 = (0,1)3?(0,01)2 = 10-7 Так как ПКИ > ПРТ(Ca3(PO4)2), то осадок образуется.

14 Факторы, влияющие на осаждение и растворение осадков

Факторы, влияющие на осаждение и растворение осадков

Влияние одноименных ионов. Растворимость малорастворимых соединений можно понизить, если ввести в раствор сильный электролит, содержащий одноименный ион. Рассмотрим это на примере осаждения ионов Ag+ хлороводородной кислотой. В результате этой реакции образуется осадок AgCl?. Посмотрим, как изменится растворимость AgCl, если в раствор ввести, например, KCl в концентрации [Cl-] = 0,1 М. ПРAgCl = [Ag+]?[Cl-] Рассчитаем растворимость AgCl в насыщенном растворе (без KCl): Т.е. в насыщенном растворе [Ag+] = [Cl-] = 10-5 М. После добавления KCl концентрация Cl- будет равна [Cl-] = 1?10-1 М.

15 Влияние одноименных ионов на растворимость осадка

Влияние одноименных ионов на растворимость осадка

Рис.1. Влияние ионов серебра и хлора на растворимость хлорида серебра

16 Факторы, влияющие на осаждение и растворение осадков

Факторы, влияющие на осаждение и растворение осадков

2. Влияние сильных электролитов (влияние ионной силы раствора) – «солевой эффект» Экспериментально найдено, что осадки лучше растворимы в растворах электролитов, чем в воде. Это явление называется «солевым эффектом». Изучение влияния концентрации электролита на химическое равновесие реакции осаждения-растворения показало, что эффект влияния концентрации электролита в большей степени зависит от заряда частиц, участвующих в равновесии. Чем выше заряд, тем электростатическое притяжение более сильное. AgCl ? Ag+ + Cl- тв. фаза раствор BaSO4 ? Ba2+ + SO42- тв. фаза раствор Влияние электролита в широком интервале концентраций практически не зависит от его природы, а зависит от ионной силы раствора.

+KNO3

17 Факторы, влияющие на осаждение и растворение осадков

Факторы, влияющие на осаждение и растворение осадков

3. Влияние pH на растворимость 3. MgCl2 + 2NH3?H2O ? Mg(OH)2 + 2NH4Cl Осаждение ионов Mg2+ в этом случае не может быть полным, а в присутствие большого избытка соли аммония осадок вообще не выпадает. Это происходит потому, что необходимая для полного осаждения концентрация гидроксид-ионов в данном случае не достигается, так как образующиеся катионы NH4+ (кислота – с позиций протолитической теории) образуют с NH3?H2O буферную смесь с недостаточно высокой величиной pH.

1. BaCl2 + H2SO4 ? BaSO4? + 2HCl AgNO3 + HCl ? AgCl? + HNO3

2. ZnCl2 + H2S ? ZnS? + 2HCl KCl + H2C4H4O6 ? KHC4H4O6? + HCl

18 Факторы, влияющие на осаждение и растворение осадков

Факторы, влияющие на осаждение и растворение осадков

Подсчитаем, при какой концентрации OH- ионов начнет осаждаться Mg(OH)2, если концентрация [Mg2+] = 0,01 моль/л. pH = 9,4 - pH, при котором достигается величина Теперь рассчитаем, при котором значении pH будет достигнута полнота осаждения Mg(OH)2? Остаточная концентрация ионов Mg2+ в растворе после осаждения его в виде Mg(OH)2 составляет 10-5 – 10-6 моль/л.

Это составляет pH = 11,40, т.е. при таком значении pH весь магний осаждается в виде осадка Mg(OH)2.

19 Факторы, влияющие на осаждение и растворение осадков

Факторы, влияющие на осаждение и растворение осадков

Смесь NH4OH и NH4Cl обладает буферным действием, является буферным раствором, pH которой изменяется в зависимости от соотношения этих компонентов в следующих пределах: Таким образом, при любых соотношениях компонентов буферной смеси необходимая для полного осаждения величина pH (11,4) не достигается.

NH4OH, M

0,1

0,1

0,1

0,1

0,1

0,1

NH4Cl, M

-

0,01

0,1

1,0

2,0

4,0

pH

11,2

10,0

9,3

8,3

8,0

7,7

20 4. Влияние комплексообразования на растворимость осадка Осаждаемые

4. Влияние комплексообразования на растворимость осадка Осаждаемые

ионы способны взаимодействовать с различными лигандами с образованием комплексов, в результате которого изменяется равновесие между осадком и раствором: Al(OH)3 ? Al3+ + 3OH- В присутствии ионов фтора происходит образование комплексного аниона, вследствие конкурирующей реакции, происходит растворение осадка: Al3+ + 6F- ? [AlF6]3- Растворимость PbSO4 увеличивается в присутствии Pb(NO3)2 вследствие образования комплексных катионов [Pb2(SO4)]2+, [Pb3(SO4)2]2+ и др. При осаждении ионов Ag+ избытком HCl или KCl часть осадка растворяется и переходит в раствор в виде комплексных анионов: [AgCl2]-, [AgCl3]2-.

Факторы, влияющие на осаждение и растворение осадков

21 Влияние комплексообразования на растворимость осадка

Влияние комплексообразования на растворимость осадка

Сдвиг равновесия между осадком и раствором зависит от ПР осадка, от устойчивости комплекса, который характеризуется константой устойчивости (нестойкости) комплекса – ?, от концентрации лиганда, кислотности раствора, и других факторов.

22 Влияние комплексообразования на растворимость осадка

Влияние комплексообразования на растворимость осадка

Реакции комплексообразования широко используются в аналитической химии для разделения элементов. Для разделения ионов Cu2+ и Bi3+ к раствору смеси солей металлов прибавляют избыток аммиака, при котором медь образует растворимый комплекс – аммиакат, а висмут осаждается в виде гидроксида. Ионы Cu2+ и Cd2+ образуют с цианидами комплексные соединения, но прочность этих комплексов – различна. При обработке такого раствора сероводородом кадмий выпадает в осадок, а медь остается в комплексе – в растворе, так как устойчивость цианидного комплекса меди достаточно высокая. Если взять смесь хлорида и иодида серебра, то при обработке ее раствором аммиака хлорид серебра растворяется с образованием аммиачного комплекса [Ag(NH3)2]Cl, а иодид останется в осадке, так как растворимость осадка хлорида серебра выше, чем иодида. С помощью комплексообразования можно связать, т.е. замаскировать различные ионы, которые мешают определению. При расчете растворимости осадков при образовании комплексов нужно знать не только величину ПР осаждаемого соединения, но и необходимо знать константу диссоциации комплекса (или константу устойчивости комплекса - ?).

23 Ag2CrO4

Ag2CrO4

? 2Ag+ + CrO42- Осадок раствор AgCl? 2KCl ? 2K+ + 2Cl- SrSO4 (ПР = 3,2??10-7) легко превращается в SrCO3 (ПР = 1,1?10-10) при действии Na2CO3. Если сопоставить BaSO4 (ПР = 1,1?10-10) и BaCO3 (ПР = 5,1?10-9) может показаться, что перевести BaSO4 в BaCO3 невозможно Осадок BaCO3 образуется, если [Ba2+]?[CO32-] > ПР (BaCO3) Превращение BaSO4 в BaCO3 должно быть при условии: Однако же реакция все же не идет до конца: BaSO4 + CO32- ? BaCO3? + SO42-

Переведение одних малорастворимых соединений в другие

50

>

>

>

24 Переведение одних малорастворимых соединений в другие

Переведение одних малорастворимых соединений в другие

Фракционированное осаждение

В случае AgCl и AgI, у которых (ПРAgCl = 1 10-10; ПРAgI = 1 10-16) ПР иодида серебра много меньше хлорида серебра, превращение иодида в хлорид не пойдет даже при многократной обработке хлоридом калия. Как будет происходить осаждение Ba2+ и Sr2+ из смеси в виде сульфатов? Первым начнет осаждаться то соединение, ПР которого меньше. Если сравнить ПР сульфатов Ba2+ и Sr2+ , то , а – в первую очередь начнет осаждаться BaSO4, а когда же будет достигнута величина ? При каком соотношении Ba2+ и Sr2+ это произойдет? [Sr2+]:[Ba2+] = 3000:1

25 Фракционированное осаждение

Фракционированное осаждение

Осаждение ионов из их смеси происходит в той последовательности, в какой достигается произведение растворимости малорастворимых соединений, образующихся при действии данного реактива. Такое осаждение называется дробным или фракционированным. При дробном осаждении в I очередь обычно осаждается наименее растворимое из образующихся соединений, а затем следующие по растворимости. Но не всегда BaSO4 будет осаждаться прежде SrSO4. Если [Sr2+] > [Ba2+] > 3000 первым будет осаждаться SrSO4.

26 Влияние дополнительных факторов

Влияние дополнительных факторов

Температура Растворимость большинства солей с повышением температуры повышается и этим пользуются для разделения ионов. 2. Состав растворителя Осадки, состоящие из неорганических ионов, как правило, растворимы в воде значительно лучше, чем в органических растворителях. Например, осадки, содержащие крупные гидрофобные органические фрагменты (диметилглиоксимат никеля, оксихинолинаты, диэтилдитиокарбаминаты, ацетилацетонаты металлов) более растворимы в органических растворителях. На различной растворимости веществ в различных растворителях основаны многие экстракционные методы разделения и концентрирования. Добавление к воде органических растворителей широко используют в практике анализа для увеличения или уменьшения растворимости веществ. 3. Скорость образования осадка Скорость образования осадка влияет на: тип образовавшихся осадков (кристаллические или аморфные); загрязнение осадка посторонними примесями и т.д.

«Реакции осаждения-растворения в качественном анализе»
http://900igr.net/prezentacija/khimija/reaktsii-osazhdenija-rastvorenija-v-kachestvennom-analize-245575.html
cсылка на страницу

Реакции

28 презентаций о реакциях
Урок

Химия

65 тем
Слайды
900igr.net > Презентации по химии > Реакции > Реакции осаждения-растворения в качественном анализе