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 |
|
|
|
|
||
K сMe сA |
|
|
|
|
|
|
|
S |
|
Me |
A |
|
|
гетерогенногоS равновесия: |
с |
|
||||
сMeАт |
|
K |
|
с |
||
|
|
|
|
|
|
|
Направление гетерогенного
равновесия
• Определяется соотношением констант
растворимости и произведениями концентраций
ионов (Пс). |
|
|
|
Пс > KS |
|
Образуется |
|
осадок |
|||
|
|
||
Пс < KS |
|
Растворение |
|
осадка |
|||
|
|
||
|
|
Раствор |
|
Пс = KS |
|
насыщен, |
|
подвижное |
|||
|
|
равновесие |
Факторы, влияющие на растворимость
иобразование осадков
•Введение одноимённого иона по уравнению
KS с |
|
с |
|
|
|
|
Me |
приводит к сдвигу равновесия влево и |
|||
|
|
|
A |
|
|
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. |
|
CaCO3 Ca2+ + CO32– |
СО2 |
|
|
2НСl 2Сl– + 2Н+ |
Н2О |
|
|
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 |
МеА |
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– |
Ba2+ |
CrO42– |
SO42 |
|
|
1 10 10 |
1 |
|
|
|
|
0,5 |
|||||
|
|
|
|
2 10 10 |
2 |
|||
BaSO4 |
BaCrO4 |
CrO42 |
|
|||||
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.
Ks(СаНРО4) =2,7 10– 7
НРО 2– |
Н РО |
– Ks(Са(Н2РО4)2) = 1 10– 3 |
|
4 |
2 |
4 |
|
Са2+ |
|
|
Следовательно, СаНРО4 |
СаНРО4 |
|
|
наиболее вероятный |
Са(Н2РО4)2 |
|||
|
|
|
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.