Оглавление:
Влияние химических факторов на равновесие. Молярная доля компонента в растворе
Образующиеся в растворе ионы могут вступать в различные реакции с другими ионами и молекулами.
Поэтому наряду с основной химической реакцией в растворе могут протекать конкурирующие (побочные) реакции. Например, в водном растворе 
, наряду с диссоциацией соли на ионы 
, могут протекать побочные реакции протонирования аниона. Протонирование может осуществляться ионами 
, образующимися в результате диссоциации воды или введенными в раствор с какой-либо кислотой:
Поэтому в растворе анион присутствует в виде трех частиц с разной равновесной концентрацией: 
. Общую (аналитическую) концентрацию, 
, можно представить как сумму равновесных концентраций всех форм (условие материального баланса):
Равновесная концентрация каждой формы связана с общей концентрацией вещества коэффициентом а, называемым молярной долей соответствующей формы. В данном примере для раствора 
:
Сумма молярных долей всех форм вещества равна единице (или 100 %). Таким образом, чтобы найти равновесную концентрацию формы, зная общую, необходимо вычислить 
. Для расчета -молярной доли любой формы кислоты 
при заданных условиях (заданной концентрации ионов водорода), а также для расчета 
обеспечивающей нужную равновесную концентрацию частицы в растворе, используют общую формулу:
Смысл индекса m (изменяется от 1 до n) понятен из уравнения материального баланса для кислоты :
Например, для равновесных форм 
молярные доли вычисляют по формулам, вытекающим из (2.4):
где 
.
Если ион в растворе участвует в реакциях комплексообразования и при этом получаются формы с разным количеством лигандов, то расчет молярных долей форм проводят по формулам:
где L — лиганд (для простоты записи — нейтральная частица);
Молярную долю рассчитывают и используют, с одной стороны, для вычисления равновесной концентрации частицы в условиях побочных взаимодействий, а с другой — при определении условий, которые необходимо создать в растворе для маскирования иона и подавления его реакционной способности.
| Решение задач по химии |
Пример 2.4.
Какая из форм серы преобладает в 0,10 М растворе 
при pH = 6,0? (Ионную силу раствора не учитывать). Определите равновесные концентрации всех серосодержащих форм частиц в растворе.
Решение:
— сильный электролит, нацело диссоциирует, поэтому общая концентрация форм, содержащих серу, равна исходной концентрации соединения, т. е. по условию материального баланса:
Главная реакция: 
.
Побочные реакции: 
По формуле (2.4) или формулам (2.5-2.7) для вычисления молярных долей всех форм двухосновной кислоты вычисляют а и равновесные концентрации форм серы с учетом констант кислотности 
и pH раствора (главная и побочные реакции протекают при 
:
Проведенные вычисления показывают, что при таких условиях в растворе преобладает молекулярная форма, т. е. .
Пример 2.5.
Для начала осаждения 
из 
М раствора 
в растворе необходимо создать 
, равную 
моль/л. Будет ли выпадать осадок из такого раствора соли цинка, если насытить раствор сероводородом при 
= 0,2 моль/л 
? Если нет, то какую концентрацию ионов водорода следует создать в растворе для достижения достаточной концентрации 
?
Решение:
Осадок выпадет, если в указанных условиях 
будет больше, чем 
моль/л. Вычисляем при 
= 0,2 моль/л по формуле (2.4) или (2.5):
Вычисленная с учетом условий задачи меньше необходимой для выпадения осадка , следовательно, осадок не выпадет. Тогда необходимо решить уравнение (2.4) или (2.5) относительно , достаточной для 
моль/л.
Пример 2.6.
Рассчитайте молярную долю и равновесную концентрацию ионов серебра в 0,010 М растворе 
в присутствии 2,0 М 
.
Решение:
Главная реакция: 
Побочные реакции: 
(условие материального баланса)
Молярную долю, 
можно вычислить по формуле (2.8) с учетом табличных значений констант устойчивости комплексных ионов. Равновесную концентрацию лиганда — 
при этом можно принять равной исходной, поскольку побочные реакции протекают при большом избытке аммиака.
Эти примеры взяты со страницы примеров решения задач по аналитической химии:
Решение задач по аналитической химии
Возможны вам будут полезны эти страницы:
