Общая химия. Избранные главы - Вольхин В.В.
ISBN 5-88151-282-0
Скачать (прямая ссылка):
133
В итоге получаем простое соотношение:
—--= 5,6-10"3.
0,50-х
Отсюда
х = 2,8-10-3 М, где х = [CH3COOH] = [NH3] и (0,50 -х) = [NH4+] = [CH3COO"].
Таким образом, определены концентрации всех веществ, входящих в выражение константы равновесия суммарной реакции. Но в это выражение не входят концентрации ионов H3O+ и ОН , которые необходимы для вычисления величины pH раствора. Значения [H3O+] или [ОН-] можно вычислить на основе равновесий реакций ионизации CH3COOH или NH3. Используем выражение
^СНзСООН)-1"'0'"0"^00"1^"'0'1'0-50-2;810"3' = !^^-5. KV [CH3COOH] 2,8-10
В итоге вычисления получаем:
[H3O+]= 1,0-10"7 илирН = 7. Раствор нейтральный.
Проверим результаты вычисления pH раствора на основе реакции ионизации NH3. Согласно выражению
^(NH1) - PH/Mg«-] . (0.50-2.8'0")[ОН-]
[NH3] 2,8-10'3
получаем:
[ОН"] = 1,0- 10"7M, рОН = 7,0, pH = 14,0 - 7,0 = 7,0.
Вывод о нейтральности раствора можно было бы сделать, зная, что АГк(СН3СООН) = /C0(NH3) = =1,8-10"5. Сила кислоты CH3COOH равна силе основания NH3.
Общий вывод: если Кк > K0, то раствор кислый; если Кк = K0, то раствор нейтральный, и если K0 > Кк, то раствор щелочной.
3.5. Равновесия комплексообразования
Комплексообразование в растворах, как правило, протекает ступенчато и одновременно могут сосуществовать несколько разных по составу форм комплексов одного и того же металла. Так, если речь идет о комплексных ионах, образуемых Ag+ и NH3, то обычно приводится их состав - Ag(NH3)2+. Но комплексные ионы такого состава образуются только при условии большого избытка NH3 в растворе. Если же это условие не выполняется, то в растворах одновременно присутствуют в тех или иных соотношениях комплексные ионы AgNH3+ и Ag(NH3)2+. Кроме того, в равновесии с ними всегда находятся ионы Ag+. В других случаях число форм существования ионов металла в одном и том же растворе может еще более возрастать.
Между разными формами ионов металла в растворе устанавливается равновесие. В условиях равновесия можно определить расчетным путем как отношения между разными формами ионов, так и концентрацию каждого из них в растворе. Можно получить также зависимость доли определённой формы ионов в растворе от концентра
134
В.В. Вольхин. Общая химия
ции в нем лиганда. Рассмотрим эти положения на примере образования комплексных ионов, включающих в себя Ag+ и NH3.
При комплексообразовании ионов серебра протекают реакции
Ag(H2O)6+(P)+ NH3(P) Ag(H2O)5NH3+(P)+ Н20(Ж),
Ag(H2O)5NH3+(P)+ NH3(P) Ag(H2O)4(NH3)Z(P)+ Н20(ж).
Замещение следующих молекул воды в комплексном ионе обычно не происходит в водных растворах. Только в жидком NH3 возможно образование ионов Ag(NH3)6+.
С учетом относительно малого изменения концентрации воды в растворе в ходе процесса комплексообразования указанные уравнения допустимо представлять в упрощенной форме:
Ag+(p) + NH3(P) AgNH3+(p), К, = 2,0-103,
AgNH3+(p)+ NH3(P) Ag(NH3)2+(p),?-2 = 8,0-103.
Реакция комплексообразования протекает в две стадии, и для каждой стадии можно составить выражение константы равновесия:
[AgNH3+]
К. =~Ь-2-3_J_ = 2,0'10J,
1 [AgI-[NH3]
^ [Ag(NH3)/]^ Q3
[AgNH3']-[NH3]
Константы равновесия, характеризующие образование комплексных ионов, имеют название - константы образования комплексов. Величины К\, K2 относятся к отдельным ступеням процесса комплексообразования и называются ступенчатыми константами образования комплекса. Если необходимо подчеркнуть, что речь идет о константе образования комплекса, то вводят обозначение К/ (от англ. formation) или для ступеней: K?, Кд ... Kfn. Суммируя уравнения реакций, относящихся к первой и второй стадиям образования комплексного иона, получаем
Ag+(P)+ 2NH3(P) Ag(NH-O2+(P).
Выражение константы равновесия для суммарной реакции
= [Ag(NH3);] ,2 [Ag+J-[NH3]2 1 2'
Величина ?2 называется общей константой образования комплекса. Очевидно, ?i = $2 = К\ • K2.
В общем виде образование комплексов выражается уравнениями реакций и соответствующими им константами образования:
М(р)+ L(P) = ML(p), (ЗЛЗ)
Ионные равновесия в растворах
135
[ML2]
M(pl + nL(p) = ML4p), p^MuL^KrK,-...-^. (3.16)
В справочной литературе нередко приводятся значения констант нестойкости комплексов к. Это - величина, обратная константе образования. Так, для первой ступени образования комплекса ML:
Zt1 = I//:,, (3.17)
где к\ - константа нестойкости; К| - константа образования комплекса. Для суммарной реакции образования комплекса
М(р) + /iL(p) = ML„(p) общие константы равновесия имеют соотношение
*,,= 1/р«, (3.18)
где к„ - общая константа нестойкости; ?„ - общая константа образования комплекса.
Продолжим рассмотрение комплексов серебра. Водный раствор соли серебра в присутствии растворенного NH3 содержит ионы Ag+, AgNH3+ и Ag(NH3V. Следовательно, общая концентрация серебра в растворе [Ag]0SU1 определяется суммой концентраций всех его ионов в растворе:
[Ag]06U1 = [Ag+] + [AgNH3+] + [Ag(NHs)2+ ].
Молярная доля каждого вида ионов серебра в растворе составляет
, =JAg4_ v _ [AgNH,*] [Ag(NH3)/]
