Гетерогенные равновесия и процессы в растворах электролитов
Лекция №3
Лектор: к.х.н., доцент Иванова Надежда Семёновна
Изолированное гетерогенное
равновесие …
… равновесие, которое устанавливается в насыщенном растворе малорастворимого вещества.
Может быть выражено уравнением:
МеАТ МеАР Ме+ + А–
растворение осадка;образование осадка
По ЗДМ для изолированного гетерогенного
равновесия: |
KS |
сMe сA |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
K |
S |
с |
|
с |
|
|
||||
|
сMeАт |
|
Me |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
A |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Направление гетерогенного равновесия
•Определяется соотношением констант растворимости и произведениями концентраций ионов (Пс).
Пс > KS |
|
Образуется осадок |
Пс < KS |
|
Растворение осадка |
Пс = KS |
|
Раствор насыщен, |
|
подвижное |
|
|
|
равновесие |
Факторы, влияющие на растворимость и образование осадков
Введение одноимённого иона по уравнению |
|
•KS сMe сAприводит |
к сдвигу равновесия влево и |
выпадению осадка. |
|
Влияние постороннего иона. |
|
• |
|
CaCO3 Ca2+ + CO32– |
KS = 3,8 10–9 |
BaCl2 2Cl– + Ba2+ |
KS(ВаСО3)= 4,0 10–10 |
Вывод: ВаСО3 менее растворим, поэтому СаСО3 в присутствии ВаСl2 будет растворяться.
Правило перехода одного осадка в другой: для перевода одного осадка в другой необходимо, чтобы КS образовавшегося осадка был меньше КS исходного.
Факторы, влияющие на растворимость и образование осадков
• Кислотность среды (рН). Влияет в том случае, если один из ионов осадка – сопряжённое основание
слабой кислоты. |
СО2 |
|
CaCO3 Ca2+ + CO32–
Н2О
2НСl 2Сl– + 2Н+
Вывод: анион осадка связывается в слабый электролит Н2СО3, поэтому растворение осадка происходит.
Совмещённые гетерогенные равновесия
•Возможны 2 варианта совмещённых гетерогенных равновесий:
–конкуренция катионов за анион.
Ме1+ |
Ме2+ |
А1– |
А2– |
А– |
|
|
Ме+ |
Ме1А |
Ме2А |
МеА1 |
МеА2 |
KS(Ме1А) |
KS(Ме2А) |
KS(МеА1) KS(МеА2) |
|
|
– |
конкуренция анионов за катион. |
|
Вывод: в совмещённом гетерогенном равновесии доминирует тот процесс, в котором образуется осадок с меньшей КS при условии значений концентраций ионов, достаточных для достижения КS.
Совмещённые гетерогенные равновесия
•При невыполнении данного условия выполняется правило: 2 иона будут переходить в осадок одновременно, если отношение их концентраций равно отношению KS их осадков.
SO42– |
CrO42– |
SO42 |
|
|
1 10 10 |
1 |
0,5 |
|
|
|
|
2 10 10 |
2 |
||
2+ |
|
CrO42 |
|
||||
Ba |
|
|
|
|
|
|
|
BaSO4 |
BaCrO4 |
|
|
|
|
|
|
1.осадки выпадают одновременно, если [SO42–] в 2 раза меньше [СrO42–]; процесс называется соосаждением осадков;
2.если [SO42–] / [СrO42–] > 0,5, первым выпадает BaSO4;
3.если [SO42–] / [СrO42–] < 0,5, первым выпадает BaCrO4.
Термодинамика остеогенеза
•Образование костной ткани происходит при рН = 7,4. Фосфорная кислота в этих условиях существует в 2 ионных формах: НРО42– и Н2РО4–.
•В плазме крови концентрация ионов кальция составляет 0,0025 моль/л, из которых только половина кальция находится в ионизированном состоянии, другая половина связана с белками.
НРО 2– |
Н РО |
– |
Ks(СаНРО4) =2,7 10– 7 |
||
|
|||||
4 |
2 |
4 |
|
Ks(Са(Н2РО4)2) = 1 10– 3 |
|
|
Са2+ |
|
|
||
|
|
|
Следовательно, СаНРО4 наиболее |
||
СаНРО4 |
Са(Н2РО4)2 |
||||
вероятный неорганический компонент |
|||||
|
|
|
|
||
костной ткани.
Термодинамика остеогенеза
•Далее идёт процесс депротонирования НРО42– иона с образованием основной соли:
Ks =1,3 10–47
3СаНРО4 + 2ОН– + Са2+ Са4Н(РО4)3 + 2Н2О
Ks=1,6 10–58
Ca4H(PO4)3 + 2OH– + Ca2+ Ca5(PO4)3OH + H2O Растворимость в ряду CaHPO4 Ca4H(PO4)3 Ca5(PO4)3OH
понижается, что способствует образованию Ca5(PO4)3OH.
Наряду с гидроксидфосфатом кальция в костную ткань входит аморфный фосфат кальция (Ks(Са3(РО4)2)=2 10–29), который считают резервом Са2+ и фосфат-ионов в организме. С возрастом содержание Са3(РО4)2 .
Термодинамика остеогенеза
•Увеличение концентрации ионов Са2+ в плазме крови приводит к отложению кальция в костной ткани.
•Снижение концентрации ионов Са2+ в плазме крови вызывает растворение минеральных компонентов костной ткани.
•Например, при рахите концентрация ионов Са2+ в плазме крови поддерживается постоянной за счет мобилизации (высвобождения) ионов Са2+ из неорганических компонентов костей.