Реакции ионного обмена в растворах. Обратимые и необратимые реакции, признаки необратимости реакций
Реакция ионного обмена — одна из видов химической реакции, характеризующаяся выделением в продукты реакции воды, газа или осадка. Химические реакции в растворах электролитов (кислот, оснований и солей) протекают при участии ионов.
Если такие реакции не сопровождаются изменением степеней окисления, они называются реакциями двойного обмена.
В соответствии с правилом Бертолле: реакции обмена протекают только тогда, когда образуется малорастворимое соединение (осадок), легколетучее вещество (газ), или малодиссоциирующее соединение (очень слабый электролит, в том числе и вода). В таких случаях реакции будут практически не обратимы.
Реакцию называют обратимой, если её направление зависит от концентраций веществ — участников реакции. Например, в случае гетерогенно-каталитической реакции.
Необратимые реакции — реакции, при которых взятые вещества нацело превращаются в продукты реакции, не реагирующие между собой при данных условиях, например, разложение взрывчатых веществ, горение углеводородов, образование малодиссоциирующих соединений, выпадение осадка, образование газообразных веществ.
Признаками необратимости реакций в растворах является образование малодиссоциирующего вещества (осадка, газа или воды).
Труднорастворимые электролиты. Равновесие между осадком и насыщенным раствором. Произведение растворимости и растворимость веществ
Произведение растворимости (ПР) - это величина, равная произведению концентраций ионов в растворе труднорастворимого электролита. Эта величина характеризует растворимость данного вещества: чем больше растворимость, тем больше концентрация ионов и ПР.
ПР не зависит от концентрации, т.е. может использоваться не только для чистого раствора электролита, но и любого другого насыщенного раствора с ионами данного электролита и любыми другими ионами или веществами.
ПР применяют для растворов труднорастворимых солей, т.к.:
1) Практически все соли - сильные электролиты, и можно считать, что вся соль в растворе находится в виде ионов.
2) В случае хорошо растворимого электролита (например, KCl) можно приготовить насыщенный раствор, но концентрация в нем ионов так велика, что они образуют ионные пары. Поэтому для хорошо растворимых сильных электролитов вместо ПР используют К(а) - произведение активности ионов. Но расчет этот сложен, т.к. для концентрированных растворов сильных электролитов неприменимы многие математические выражения из закона действия масс. Поэтому ПР без учета К(а) является постоянной величиной только для малорастворимых электролитов.
Диссоциация воды. Ионное произведение воды. Водородный показатель, рН.
Диссоциация обратима, то есть ионы H+ и OH- могут снова образовать молекулу воды. В итоге наступает динамическое равновесие при котором количество распавшихся молекул равно количеству образовавшихся из H+ и OH- ионов. Другими словами скорости обоих процессов будут равны. Кw = (Н+)*(ОН-) = 10-14
Водоро́дный показа́тель, pH— мера активности ионов водорода в растворе, и количественно выражающая его кислотность, вычисляется как отрицательный десятичный логарифм активности водородных ионов, выраженной в молях на литр:
Гидролиз солей. Механизм гидролиза. Типичные случаи гидролиза в зависимости от силы кислот и оснований, образующих соль. Ступенчатый гидролиз, образование кислых и основных солей.
Различают несколько вариантов гидролиза солей:
Гидролиз соли слабой кислоты и сильного основания,
Гидролиз соли сильной кислоты и слабого основания,
Гидролиз соли слабой кислоты и слабого основания.
Соль сильной кислоты и сильного основания не подвергается гидролизу, и раствор нейтрален.
Гидролиз соли - это обратимый, обменный процесс взаимодействия ионов соли с водой, приводящий к образованию слабых электролитов. В результате гидролиза изменяется кислотность среды.
-Если соль образована слабой многоосновной кислотой или слабым многокислотным основанием, то гидролиз данной соли может протекать ступенчато . Число ступеней гидролиза зависит от основности слабой кислоты и кислотности слабого основания.
Получение кислых солей:
1. Взаимодействие кислоты с недостатком основания.
2. Взаимодействие основания с избытком кислотного оксида
3. Взаимодействие средней соли с кислотой
Получение основных солей:
1. Гидролиз солей, образованных слабым основанием и сильной кислотой
2. Добавление (по каплям) небольших количеств щелочей к растворам средних солей металлов
3. Взаимодействие солей слабых кислот со средними солями