Смещение равновесий гидролиза солей
Если соль подвергается обратимому гидролизу, то в растворе соли устанавливается динамическое химическое равновесие между солью и продуктами её гидролиза: NH4Cl + HOH ↔ NH4OH + HCl.
Влияние на него различных факторов может быть выяснено на основании принципа Ле-Шателье. В соответствии с этим принципом, внешнее воздействие на систему, находящуюся в равновесии, приводит к смещению этого равновесия в направлении, при котором эффект произведённого воздействия ослабляется.
По принципу Ле-Шателье установившееся равновесие можно сместить в сторону прямой или обратной реакции, изменяя концентрацию ионов соли или продуктов её гидролиза. При повышении в растворе концентрации ионов продуктов гидролиза соли гидролиз замедляется, равновесие смещается в сторону обратной реакции. Так, при добавлении щёлочи (ионов ОН-) в раствор соли, образованной слабой кислотой и сильным основанием, равновесие смещается в сторону образования соли:
KCN + HOH ↔ KOH + HCN
CN- + HOH ↔ HCN + OH-
KOH ® K+ + OH-- [OH-]
При добавлении щёлочи в растворе повышается концентрация ионов ОН- и равновесие смещается в сторону обратной реакции, гидролиз соли замедляется.
При добавлении кислоты (ионов Н+) в раствор соли KCN гидролиз соли усиливается, равновесие смещается в сторону прямой реакции:
KCN + HOH ↔ KOH + HCN
CN- + HOH ↔ HCN + OH-
H2O, ↓[OH-]
HCl ® Cl- + H+
Появившиеся в растворе ионы Н+ кислоты вступают в реакцию нейтрализации с ионами ОН- продукта гидролиза соли, концентрация ионов ОН- в растворе уменьшается, равновесие смещается в сторону прямой реакции и гидролиз соли усиливается.
Таким образом, на глубину протекания гидролиза существенное влияние оказывают следующие факторы:
· Концентрация гидролизующейся соли: уменьшение концентрации соли, т.е. разбавление её раствора, приводит к усилению гидролиза соли;
· Концентрация одноимённых ионов: при добавлении в раствор соли, гидролизующейся по катиону, кислоты (Н+-ионов) гидролиз замедляется, как и при добавлении щёлочи (ОН--ионов) в раствор соли, гидролизующейся по аниону;
· Температура: так как гидролиз – процесс эндотермический, то повышение температуры (нагревание), в соответствии с принципом Ле-Шателье, должно увеличивать его интенсивность;
· Природа соли: чем слабее электролит, образовавший соль, тем глубже протекает процесс гидролиза соли.
Комплексные соединения
Ионы некоторых элементов обладают способностью присоединять к себе полярные молекулы или другие ионы, образуя сложные комплексные ионы.
4- Центральный атом
(комплексообразователь)
Внешняя Лиганды
сфера К Внутренняя сфера
Рисунок 1.–Схема строения K4[Fe(CN)6]
Соединения, в состав которых входят комплексные ионы, способные существовать как в кристаллическом состоянии, так и в растворе, называются комплексными соединениями.
Комплексные соединения образуются по донорно-акцепторному механизму.
В молекуле комплексного соединения различают следующие структурные элементы: ион–комплексообразователь (центральный атом), координированные вокруг него присоединенные частицы – лиганды, составляющие вместе с комплексообразователем внутреннюю координационную сферу, и остальные частицы, входящие во внешнюю координационную сферу. Ионы внешней сферы связаны с ионами внутренней сферы ионным типом связи, а лиганды с центральным атомом – ковалентным типом связи. Поэтому при растворении комплексных соединений лиганды остаются в прочной связи с ионом-комплексообразователем, образуя почти не диссоциирующий комплексный ион. Число сигма-связей, образованных центральным атомом с лигандами, называется координационным числом центрального атома (к.ч.).
На рисунке 1 приведена схема строения гексацианоферрата (II) калия K4[Fe(CN)6] – комплексного соединения, образующегося при взаимодействии: 4KCN + Fe(CN)2 = K4[Fe(CN)6].
При растворении комплексное соединение диссоциирует, участвуя в первичной диссоциации, на ионы внешней и внутренней сферы:
K4[Fe(CN)6] → 4K+ + [Fe(CN)6]4-.
Характерные комплексообразователи: Fe3+, Fe2+, Co3+, Cu2+, Ag+, Zn2+, Cr3+, Ni2+ (комплексообразователем могут быть атомы и ионы).
Характерные лиганды: CI−, Br−, NO2−, CN−, NH3, H2O (лигандами могут быть анионы и молекулы).
Заряд комплексного иона равняется алгебраической сумме зарядов составляющих его ионов. Например, заряд комплексного иона [Fe(CN)6]х- рассчитаем следующим образом: заряд иона Fe = +2, сумма зарядов 6 ионов CN− равна (-6). Отсюда: х = +2 – 6 = - 4.
Входящие в состав комплексного иона нейтральные молекулы не оказывают влияния на заряд комплексного иона.
Если все лиганды внутренней сферы являются нейтральными молекулами, то заряд комплексного иона равен заряду комплексообразователя.
Так, у иона [Cu(NH3)4]2+ заряд меди х=2+, поэтому заряд комплексного иона – 2+.
Заряд комплексного иона равен сумме зарядов ионов, находящихся во внешней сфере. В К4[Fe(CN)6] заряд [Fe(CN)6] равен -4, так как во внешней сфере находятся четыре иона К+ и их суммарный заряд равен 4+. Молекула любого комплексного соединения электронейтральна.
Пример. Вычислите заряды комплексных ионов, образованных платиной (IV) : 1) [Pt(NH3)4CI2]; 2) [Pt(NH3)CI5]; 3) [Pt(NH3)2CI4].
Решение.Степень окисления атома платины равна +4, заряд молекул NH3 равен нулю, а заряд двух хлорид-ионов равен 2; алгебраическая сумма зарядов:
+ 4 + (-2) = +2.
Рассуждая подобным образ, найдем заряд других ионов:
2) +4 + (-5) = -1,
3) +4 + (-4) = 0.
В первом случае внешняя сфера содержит отрицательно заряженные ионы, во втором – положительно заряженные ионы, а в третьем – соединение практически является неэлектролитом.