 |
Ионные реакции в растворах
|
|
|
|
Ионные реакции – реакции в растворах электролитов, при которых не происходит изменения зарядов ионов, входящих в соединения.
Ионные реакции могут быть обратимыми и необратимыми:
1. обратимые реакции ионного обмена протекают с участием сильных электролитов:
например, 
Это означает, что реакция практически не происходит, и если выпарить раствор досуха, то твердый остаток будет представлять собой смесь четырех солей. Преимущественное выделение при упаривании той или иной соли определяется ее растворимостью.
2. необратимые реакции ионного обмена протекают в сторону образования:
а) осадков (малорастворимых веществ):
например, 
В насыщенном растворе малорастворимого сильного электролита устанавливается равновесие между осадком (твердой фазой) электролита и ионами электролита в растворе, в рассматриваемом примере это равновесие: 
.
Константа равновесия этого процесса имеет вид:
При постоянной температуре 
и 
будут иметь постоянные значения, т.к. растворимость электролита 
в воде постоянна и часть его, содержащаяся в растворе, полностью диссоциирована (вследствие малой концентрации раствора). Поэтому произведение двух постоянных величин будет также величиной постоянной, которая называется произведением растворимости (ПР):
.
Для реакции в общем виде 
, выражение для произведения растворимости будет иметь вид:
(72)
Таким образом, произведение концентраций ионов в насыщенном растворе малорастворимого сильного электролита при данной температуре есть величина постоянная (табличная), называемая произведением растворимости.
Произведение растворимости позволяет регулировать процессы образования и растворения труднорастворимых веществ. Например, для 
в зависимости от величины произведения концентраций ионов 
и 
, и сравнив ее с табличным значением произведения растворимости (
), можно сделать следующие выводы:
|
|
|
§ если 
> 
– то раствор ненасыщен, осадок не образуется;
§ если < – раствор насыщен, осадок образуется до тех пор, пока 
.
б) газообразных (легколетучих) веществ:
например, 
Если эту реакцию проводить до конца в открытом сосуде, то 
удаляется из сферы реакции, т.е. не может участвовать в обратном процессе, и данная реакция идет практически до конца.
в) слабых электролитов (малодиссоциирующих соединений):
например,
§ образование воды: 
§ образование слабого основания:
§ образование слабой кислоты:
При образовании малодиссоциирующих соединений происходит связывание ионов реагирующих веществ, и растворы становятся слабыми проводниками электрического тока.
г) комплексных ионов:
например, 
Ионное произведение воды
Вода является одним из наиболее распространенных в природе веществ. Молекула воды имеет угловое строение (рисунок 5).
Рис. 5. Строение молекулы воды
В молекуле воды связь между атомами водорода и кислорода является полярной. При указанном расположении атомов в молекуле это приводит к асимметрии в распределении электрических зарядов, к ее полярности (дипольный момент 
).
Высокая полярность молекулы – одна из важнейших причин высокой активности воды при многих химических взаимодействиях. Полярность является причиной электролитической диссоциации в воде солей, кислот, оснований, с ней связана растворимость электролитов в воде, гидролизуемость соединений и т.д.
Способность молекул воды к образованию водородных и донорно-акцепторных связей оказывает сильное влияние на состояние и свойства растворов.
Упрощенное уравнение, отражающее процесс электролитической диссоциации воды:
|
|
|
Запишем выражение для константы ионизации воды:
(73)
где 
– константа электролитической диссоциации воды.
Пусть 
, тогда молярная концентрация составит 
(моль/л) (т.к. при н.у. 
, т.е. 
).
Следовательно, 
Þ 
.
Согласно полученного уравнения для воды и водных растворов различных веществ при определенной температуре произведение концентрации ионов водорода и гидроксид-ионов есть величина постоянная, которая называется ионным произведением воды (
).
Таким образом, при 25 °С 
(74),
а 
.
Величина ионного произведения воды возрастает с повышением температуры, так как при этом увеличивается степень электролитической диссоциации воды, и возрастают концентрации протонов водорода и гидроксид-ионов.
|
|
|
