25. Систематический анализ смеси катионов IV аналитической группы.

Анализируемый раствор: Al^3+, Cr^3+, Zn^2+, Sn^2+ ПриливаютNa2CO3 и H2O2, нагревают и центрифугируют

Осадок 1: Al(OH)3, Sn(OH)4, (ZnOH)2CO3, растворяют в HCl и обрабатывают избытком NH4OH + NH4Cl; центрифугируют

Центрифугат 1:

CrO₄²‾

Открывают хром

окислением CrO₄²‾

до CrO₅

Осадок 2: Al(OH)3, Sn(OH)2, растворяют в HNO3
Открывают Al^3+ ализарином	Восстанавли-вают Sn^4+ до Sn^2+ и открывают солями Bi^3+

Центрифугат 2:

[Zn(NH₃)₄]²⁺

Открывают цинк

K₄[Fe(CN)₆] в

уксуснокислой

среде

26. Гетерогенные процессы. Равновесие между жидкой и твердой фазами. Константа гетерогенных равновесий – константа растворимости (термодинамическая, реальная, условная).

В гетерогенном химическом реакторе исходные вещества и продукты находятся в разных фазах, разделенных поверхностью раздела фаз. Реакция протекает в одной фазе или на поверхности раздела фаз. Гетерогенный процесс включает несколько одновременно совершающихся последовательных этапов.

Рассмотрим процесс окисления углерода в потоке воздуха. Чтобы прошла химическая реакция:  должны совершиться этапы:

• подвод (диффузия) кислорода к поверхности твердой частицы углерода 

• химическая реакция

• отвод (диффузия) от поверхности твердой частицы в поток воздуха

Если по реакции образуется не только газообразный, но и твердый продукт, то картина усложняется. Процесс складывается из 5 этапов, так как добавляются диффузия исходных газообразных реагентов и газообразных продуктов через слой твёрдого продукта.

К особенностям гетерогенного процесса можно отнести:

• имеется перенос вещества их фазы в фазу;

• процесс состоит из ряда последовательных этапов (стадий);

• из-за этих особенностей усложняется составление математического описания. 

При соприкосновении соли с водой начинается процесс растворения, механизм которого можно представить так; ионы Ва²⁺ и SO4^2- будут притягивать дипольные молекулы воды и, взаимодействуя с ними, начнут переходить в раствор в виде гидратированных ионов. Гидратированные ионы по мере накопления будут сталкиваться с поверхностью кристаллов осадка и, испытывая притяжение со стороны противоположно заряженных ионов его, будут в какой-то степени дегидратироваться и осаждаться.

Протекание взаимно противоположных процессов приводит к состоянию динамического равновесия, при котором скорость осаждения ионов становится равной скорости растворения осадка. При наступлении равновесия концентрация гидратированных ионов в растворе перестает расти, а оставшийся осадок твердой фазы - уменьшаться. Получается насыщенный раствор.

Характерной особенностью процессов, протекающих в гетерогенной системе, является то, что столкновения между ионами растворенного вещества и кристаллами осадка происходят лишь на поверхности фаз, а не по всей толще реагирующих веществ.

Константа ПР характеризует способность электролита растворяться и равняется произведению активностей ионов в растворе, поэтому ее назвали произведением растворимости. При постоянной температуре произведение растворимости — величина постоянная, характерная для каждого электролита.

По растворимости в воде все электролиты условно подразделяются на три группы: малорастворимые, с растворимостью, меньшей 1 · 10^-4 моль/л; среднерастворимые, с растворимостью, меньшей 1 · 10^-2 моль/л; хорошо растворимые, с растворимостью, большей 1 · 10^-2 моль/л.

27. Условия образования и растворения осадков. Полнота осаждения. Факторы, влияющие на смещение гетерогенного равновесия (температура, ионная сила раствора, рН, процессы окисления-восстановления и комплексообразования).

Допустим, что мы смешиваем раствор соли свинца с любым растворимым хлоридом, например КС1. При этом ионы свинца, сталкиваясь с хлорид-ионами, будут образовывать среднерастворимый электролит хлорида свинца PbCl2. Однако выпадение осадка будет зависеть от произведения активностей ионов в растворе и величины произведения растворимости хлорида свинца PbCl₂, равной 1,6 · 10^-5. Если произведение активностей ионов свинца и хлорид-ионов будет превышать величину ПР_PbCl2, осадок PbCl₂ будет выпадать, а при обратном соотношении осадок хлорида свинца образовываться не будет.

Смещение химического равновесия описывается принципом Ле Шателье: если на систему, находящуюся в состоянии химического равновесия, оказать внешнее воздействие (изменив температуру, давление или концентрации веществ), то положение равновесия сместится таким образом, чтобы ослабить внешнее воздействие.

Влияние одноименного иона. При увеличении концентрации одноименного иона растворимость уменьшается. Это явление называют эффектом одноименного иона.

Влияние конкурирующих реакций. Ионы осадка могут вступать в реакции с компонентами раствора. Общая растворимость осадка в этих случаях складывается из концентраций всех форм, которые образуют его катион и анион. Наличие конкурирующих реакций всегда ведет к повышению растворимости вплоть до полного растворения осадка.

Влияние ионной силы. Увеличение ионной силы раствора приводит к уменьшению коэффициентов активности ионов осадка и к увеличению растворимости осадка. (эффект слабее)

Влияние температуры и растворителя. С ростом температуры растворимость малорастворимых соединений увеличивается.

На растворимость осадков сильно влияет растворитель. Осадки, состоящие из неорганических ионов растворимы в воде значительно лучше, чем в органических растворителях. Напротив, осадки, содержащие крупные гидрофобные органические фрагменты более растворимы в органических растворителях. (подобное в подобном)

Чем меньше размеры частиц осадка, тем больше его поверхность и растворимость.