Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
ion-2004-2.doc
Скачиваний:
17
Добавлен:
15.03.2016
Размер:
257.54 Кб
Скачать

Если среди исходных веществ имеются комплексные соединения, то возможны следующие варианты реакций обмена с их участием:

‑ замена ионов внешней сферы комплекса, при этом внутренняя сфера комплекса сохраняется (комплекс не разрушается) ‑ эти реакции аналогичны описанным выше;

‑ замена составных частей внутренней сферы (комплексообразователя или лигандов) на другие с образованием новых комплексов;

‑ связывание комплексообразователя или лигандов в другие (некомплексные) слабые или малорастворимые электролиты:

в) Na3[Fe(SCN)6] + 6NaF [FeF6]+ 6NaSCN ‑ молекулярное

уравнение (замена лигандов)

3Na+ + [Fe(SCN)6]3– + 6F- [FeF6]3– + 6SCN + 9Na+ полное ионно-

молекулярное уравнение,

[Fe(SCN)6]3– - + 6F [FeF6]3– + 6SCN ‑ сокращенное ионно-

молекулярное уравнение

г) Na2[Co(SCN)4]+ FeCl3  Na[Fe(SCN)4] + CoCl2 + NaCl

– молекулярное уравнение (замена комплексообразователя)

2Na+ + [Co(SCN)4]2 + Fe3+ + 3Cl- [Fe SCN)4]- + Co2+ + 2Na++ 3Cl-

‑ полное ионно-молекулярное уравнение

[Co(SCN)4]2 + Fe3+ [Fe SCN)4] + Co2+ сокращенное ионно-

молекулярное уравнение

д) [Co(NH3)6]SO4 + H2S ....

В данном случае возможно несколько ионно-молекулярных взаимодействий: связывание лигандов – молекул аммиака и ионов водорода сероводородной кислоты с образованием слабого электролита – ионов аммония, а также связывание ионов комплексообразователя (Сo2+) с сульфид-ионами кислоты с образованием малорастворимой соли:

[Co(NH3)6]SO4 + 3H2SCoS + 2(NH4)2S + (NH4)2SO4

‑ молекулярное уравнение

[Co(NH3)6]2+ + SO42 + 3H2S CoS + 6NH4+ + 2S2 + SO42 ‑ полное

ионно-молекулярное уравнение

[Co(NH3)6]2+ + 3H2S  CoS + 6NH4+ + 2S2 – сокращенное ионно-

молекулярное уравнение

4 Количественная характеристика обменных реакций. Константа ионно-молекулярного равновесия

Закону действующих масс (ЗДМ) подчиняются только те реакции, в которых устанавливается равновесие между исходными веществами и продуктами реакции; реакции, практические необратимые этому закону не подчиняются.

В обменных реакциях выражение константы равновесия пишут обычно для сокращенного ионно-молекулярного уравнения, т.к. оно включает только те вещества, которые действительно участвуют в химическом равновесии. При этом соблюдают общие правила записи констант для гомогенных и гетерогенных систем. Например, применив ЗДМ для приведенных ниже равновесий, получим следующие выражения констант:

а) NO2- + HF  HNO2 + F-

K = [HNO2][F]/[NO2][HF] – гомогенная система, в ЗДМ

включены все участники равновесия

б) Cu(OH)2 + 2HF  2H2O + Cu2+ + 2F-

K = [Cu2+][F]2 /[HF]2 гетерогенная система, малорастворимый

Cu(OH)2 и H2O (реагент в большом избытке

растворитель) не включены в ЗДМ

в) [Cu(NH3)4]2+ + 2H2Sр-р  CuS + 4NH4+ + S2

K = [NH4+]4[S2]/[Cu(NH3)42+][H2S]2 гетерогенная система, в ЗДМ

не включен малорастворимый участник равновесия (CuS)

Расчет величин констант ионных равновесий сводится к тому, что входящие в них равновесные концентрации веществ выражаются через другие константы ионных равновесий с участием тех же ионов: Кдис, Кнест., Пр.

Так, в реакции (а) NO2 + HF  HNO2 + F

состояние равновесия определяется образованием двух слабых электролитов, HNO2 и HF, поэтому в выражении константы ионно-молекулярного равновесия входящие в него концентрации веществ выразим через константы диссоциации этих кислот

(KHF = 610–4, KHNO2 = 7.10–4):

K = [HNO2][F]/[NO2][HF] = [HNO2][H+][F]/[NO2][H+][HF] = KHF/KHNO2 = 0,9

В реакции (б) Cu(OH)2 + 2HF  2H2O + Cu2+ + 2F

K = [Cu2+][F]2 /[HF]2  = [Cu2+][OH]2[H+]2[F]2 / [HF]2 [OH]2[H+]2 =

= ПРCu(OH)2K2HF/K2w = 2.10-20(6.10–4)2/(1.10–14)2 = 72.

В реакции (в) Cu(NH3)4]2+ + 2H2Sр-р  CuS + 4NH4+ + S2-

равновесие определяется относительной силой трех слабых электролитов (Cu(NH3)4]2+, H2Sр-р, NH4+) и растворимостью CuS, поэтому в уравнении для расчета константы выразим равновесные концентрации веществ через соответствующие K[Cu(NH3)4]2+, KNH4+ и ПрCuS: [Cu(NH3)4]2+ + 2H2S  CuS + 4NH4+ + S2

K = K1-4(K1 K2)2/(KNH4+)4ПРCuS = 3.1019, где K1-4 = 910–13 — произведение ступенчатых констант нестойкости комплекса; ПРCuS = 610–36- произведение растворимости CuS, K1 = 10-7 и K2 = 210-13 константы ступенчатой диссоциации сероводородной кислоты, KNH4+ = 10–9 – константа равновесия NH4+  NH3 + H+

Из приведенных примеров нетрудно заметить простую закономерность: в расчетном уравнении константы ионного равновесия в числителе дроби  произведение соответствующих констант исходных веществ (Кд, ПР, Кнест.), а в знаменателе — произведение констант продуктов реакции (стехиометрические коэффициенты в уравнении реакции становятся показателями степеней при соответствующих константах).