ПР. Методы осаждения. Аргентометрия

ГЕТЕРОГЕННЫЕ РЕАКЦИИ. Условия образования осадков.

Основные положения теории гетерогенных равновесий в растворах позволяют понять сущность процессов образования и растворения осадков в условиях живого организма. Такие как: формирование неорганического вещества костной ткани; действие кальциевого буфера, физико-механические процессы, лежащие в основе некоторых болезней (рахит, подагра, мочекаменная болезнь и др.); найти способы диагностики и лечения этих заболеваний. В клинических и фармацевтических лабораториях используют методы, в основе которых лежит реакция осаждения (например: аргентометрия) для определения:

- хлоридов в биологических жидкостях,

- анализа питьевых и сточных вод,

- анализа качества фармацевтических препаратов.

Реакции осаждения – это обменные реакции, идущие с образованием осадка. Например, при смешивании растворов хлорида бария и сульфата натрия выпадает осадок сульфата бария:

BaCI₂ + Na₂SO₄ ↔ BaSO₄↓+ 2NaCI

Или в ионном виде:

Ba²⁺_(р)+ SO₄^{2 –} _(р)↔BaSO₄↓

Так как, BaSO₄ выпадает в осадок, и в обратной реакции не участвует. Равновесие этого процесса сильно смещено вправо, и реакция идет до конца (∆G =-60 кДж/моль). Если эту соль сульфата бария поместить в стакан с водой начнется процесс растворения, механизм которого можно представить так: ионы Ba²⁺ и SO₄^2-, составляющие поверхностный слой кристаллической решетки сульфата бария, будут притягивать молекулы воды и, взаимодействуя с ними, начнут переходить в раствор в виде гидратированных ионов. Последние, по мере накопления, будут сталкиваться с поверхностью кристаллов осадка и, испытывая притяжение со стороны противоположно заряженных ионов осадка, будут дегидратироваться и осаждаться.

Следовательно, процесс растворения – обратимый процесс, сопровождающийся процессом осаждения:

BaSO₄↓↔ Ba²⁺_(р)+ SO₄^2-_(р)

Характерной особенностью процессов, протекающих в гетерогенной системе, является то, что столкновение между ионами растворенного вещества и кристаллами осадка происходит лишь на поверхности раздела фаз, а не в толще осадка. Скорость осаждения ионов пропорциональна поверхности твердой фазы, концентрации и скорости движения ионов в растворе. Так как, поверхность твердой фазы величина постоянная, то скорость осаждения будет определяться концентрацией ионов:

V= k[Ba²⁺]·[ SO₄^2-]

При установившемся равновесии скорость осаждения равна скорости растворения: V_р = V_о; К_равн.= К₁/ К ₂= ПР = [Ba²⁺]·[ SO₄^2-], где К₁ и К₂ –константы скорости реакций, прямой и обратной, величины постоянные, т.е.при постоянной температуре ПР – произведение растворимости – есть величина постоянная, характерная для каждого вещества.

Произведение растворимости осадка равно произведению молярных концентраций ионов, взятых в степенях, равных соответствующим коэффициентам, например: ПР Pb₃(PO₄)₂ = [Pb²⁺]³·[PO₄ ^3-]².

ПР позволяет по концентрациям реагирующих веществ, рассчитать возможность образования и растворения осадков, например, если сливаем раствор соли свинца с любым растворимым хлоридом. При этом образуется малорастворимое соединение PbCI₂. Однако, не всегда выпадает осадок, все зависит от произведения концентраций ионов [Pb²⁺] и [С1^-]² в растворе и величины ПР (табличное значение произведения растворимости данной соли). Для PbCI₂ ПР равна 1,6·10^-5. Если произведение действующих концентраций ионов свинца и хлора будут равны или превышать это значение, то осадок выпадет, если меньше ПР, осадок PbCI₂ образовываться не будет.

Дата добавления: 2014-10-31