Тнбаны еріту жадайлары жне ерігіштікке

Сер ететін факторлар

Тнбаны еріту шін ерітіндідегі оны рамына кіретін иондарды кбейтіндісі (ИК) ерігіштік кбейтіндісінен кем болуы керек ИК<EK. Бл жадайда аныпаан ерітінді пайда болады, тепе-тедік тнбаны еру жаына арай ыысады. Тнбаны еруі тепе тедік орнаанша (ИК=ЕК), яни аныан ерітінді пайда боланша жреді. Ол шін тнбаны аныан ерітіндісіндегі иондарды концентрацияларын кеміту ажет. Иондарды концентрацияларын кемітуде бсекелес реакциялар­ды маызы зор. Басекелес реакциялар: 1) тнбаны иондарын газ бліп ыдырайтын осылыса айналдыру; Мысалы,

 

СаСО₃+2НClCa²⁺+2Cl^-+H₂CO₃, H₂CO₃H₂O+CO₂.

 

Карбонаттар кшті ышылдармен атар лсіз сірке ышылында да ериді:

 

МСО₃+2СН₃СООНМ²⁺ + 2СН₃СОО^- + Н₂О +СО₂.

 

Карбонаттарды ышылмен рекеттестіргенде карбонат иондары лсіз жне трасыз кмір ышылына айналандытан ерітіндідегі СО₃^2- аниондарыны концентрация­сы азаяды, соны нтижесінде тепе тедік солдан оа арай ыысады, яни тнбаны ерігіштігі артады. Тнбаны толы еріту шін ышылды жеткілікті млшерін осу керек: 2) тнба иондарын суда жасы еритін нашар ионизацияланатын осылыса кшіру (ышыл-негіздік реакциялар); Мысалы, Mg(OH)₂+2NH₄⁺ Mg²⁺ +2NH₃H₂O. Тнбаны еру абілеттігі оны ЕК мен пайда болан лсіз электролитті ионизациялану константасына байланысты:

І

Mg(OH)₂ Mg²⁺ +2ОН^-

+2NH₄⁺

ІІ

2NH₃H₂O.

 

Келтірілген реакцияда екі тепе-тедік орнайды, реакцияны орытындысы ерітіндідегі жалпы тепе-тедікті мніне байланысты. Бірінші тепе тедік Mg(OH)₂ Mg²⁺ +2ОН^- ЕК (Mg(OH)₂), ал екінші тепе – тедік 2ОН^-+2NH₄⁺2NH₃H₂O (1/ К² (NH₃H₂O)) константаларымен сипатталады. Жалпы тепе – тедік р тепе – тедік константаларыны кбейтіндісіне те:

 

Егер жалпы тепе – тедік константасыны мні бірден кп болса (К_ж>1), реакция аяына дейін жреді, 1 мен 10^-4 аралыында (К_ж =1+10^-4) болса, реакция аяына дейін жру шін реактивті арты млшерін ю ажет, ал 10^-4-тен аз болса (К_ж <10^-4) реакция жрмейді. Магний гидроксидіні аммоний тздарында еру реакциясыны тепе – тедік константасы 1> К_ж>10^-4 аралыында боландытан тнбаны толы еріту шін аммоний тздарыны арты млшерін осу ажет. Ерігіштік кбейтіндісі те аз Fe(OH)₃ аммоний тздарында ерімейді: EK (Fe(OH)₃) = 3,710^-40:

Fe(OH)₃+3NH₄⁺ Fe³⁺+3NH₃H₂O

 

 

Fe(OH)₃ ышылдарда ериді:

 

Fe(OH)₃+3H⁺ Fe³⁺+3H₂O

 

 

Егер тнба лсіз ышылды тзы болса, мндай тзды ерігіштігі ерітіндіні ышылдыына байланысты згереді. Мысалы:

FeS+2НClFe ²⁺+2Cl^-+H₂S

 

тнба тз ышылында толы ериді.

Тепе – тедік константасыны мнінен тнбаны ртрлі рН ы ерігіштігін табуа болады. Ол шін пайда болан электролитті ионизациялану константасымен атар сол электролитті рамына кіретін бар блшектерді концентрациясын ескеретін бсекелес реакцияны коэффициенті мен шартты тепе – тедік константасын пайдалану ажет.

Сульфид иондарыны сутегі иондарымен сатылай байланысатынын еске алса:

 

FeSFe ²⁺+ S^2-

+H₃О⁺

НS^- +H₂O+ H₃О⁺® H₂S +2H₂O

 

рамында сульфид иондары бар блшектерді жалпы концентрациясы:

 

=[ S^2-]+[ НS^-]+[ H₂S]

 

Конкурентті реакцияа S^2- ионы атысандытан ( _S^2-)<1. (5.40) тедігінен

ЕК = [Fe²⁺][ S^2-] = [Fe²⁺]C _S^2- _S^2-

Тнбаны молярлы ерігіштігі:

 

= [Fe²⁺] = ; ЕК = ²

 

Мысалы, рН 3 жне 9-а те ерітінділердегі FeS-ті ерігіштігін табайы:

a) pH=3:

b) pH=9:

Келтірілген мысалдан ерітіндіні рН артан сайын FeS-ті ерігіштік абілеттігіні тмендейтінін круге болады. Сол сияты тнбаны анионы лсіз ш негізді ышылды ионы болса, тзды ерігіштігі мынадай тедікпен есептеледі:

Мысалы, темір (ІІІ) фосфатыны рН 2 ерітіндідегі ерігіштігін есептейік:

ЕК(FePO₄) =1,3 10^-22, фосфор ышылы шін К_А,1=7,610^-3; К_А,2=6,210^-8, К_А,3=4,410^-13.

 

ЕК(FePO₄)=[Fe³⁺]C_A(PO₄^3-);

Ал ерітіндіні ионды кшін еске алса

3) Тнба иондарын тотытырып, не тотысыздандырып баса осылыса айналдыру. Кптеген сульфидтер тз ышылында ерімейді, себебі оларды ЕК те аз боландытан тнбаны еруі нтижесінде пайда болан S^2- аниондары сутегі иондарымен байланыспайды. Мысалы, CuS + 2HCl CuCl₂ + H₂S. Сондытан оларды еріту шін тотытыру реакциясы пайдаланылады:

 

3CuS+8HNO₃ 3Cu (NO₃)₂ + 3S+ 2NO + 4H₂O

CuS-2e Cu^{2 +} + S^o | 3

NO₃^- + 4H⁺ + 3e NO +2H₂O | 2

I

CuS-2e Cu^{2 +}+ S^2-

+

HNO₃

II

S^o + NO +2H₂O

Тнбаны рамына кіретін S^2- анионы тотыып бос кйіндегі ккіртке айналуы нтижесінде ІІ тепе-тедік, соан байланысты І тепе – тедік те солдан оа арай ыысады. Азот ышылы жеткілікті млшерде боланда сульфид тгел еріп кетеді.

Ерігіштік кбейтіндісі 10 ^-52 те HgS азот ышылында да нашар ериді, оны толы еріту шін кшті тотытырыш – патша сйыы (3 клем концентрлі HCl жне 1 клем концентрлі HNO₃) пайдаланылады:

 

3HgS + 2HNO₃ + 12HCl 3H₂[HgCl₄] + 3S + 2NO + 4H₂O

Патша сйыы тотытырыш асиетінен баса сынап(ІІ) иондарын комплекстік иондара [HgCl₄]^2- ауыстырады. Тнбаны рамындаы екі ион да баса траты осылыса айналандытан тепе-тедік тнбаны еру жаына арай ыысады.

4) Тнба иондарын комплекстік осылыса айналдыру. Тнбаны рамына кіретін бір ионмен траты комплекс тзетін зат сол ионны ерітіндідегі концентрациясын азайтып, тнбаны ерігіштігін арттырады. (_M < 1, _A = 1):

 

MA M + A

+L

(11.13)

 

ML

+L (11.13)

ML₂

……………………………………………………………………

(11.14)

 

M мен A бір, екі, ш т.б. зарядталан иондар болуы ммкін, ал L молекула не ион трінде жрген комплекстзгіш.

Бсекелес комплекс тзу реакциясыны коэффициеті _M = [M] / C_M табу ажет. Металл иондарыны жалпы концентра­циясы

 

C_M = [M] + [ML] + [ML₂] ……..[MLn] (11.15)

 

(11.12-11.14) тедіктерінен комплекстік блшектеріні концентрацияларыны мндерін тауып (11.15) тедікке ойса:

 

C_M = [M] (1+₁[L] + _{1 2} [L]² …..+ _{1 2}…._n [L]ⁿ ;

 

 

ЕК= [M] [A] = _MC_M[A] ; = C_M[A] ; ЕК= _M ² ; ² = ЕК / _M ;

 

 

Мысалы, кміс иодидіні 0,1 M аммиак ерітіндісіндегі ерігіштігін есептейік. EK _AgJ = 9 10^-17, кмісті аммиакты комплекстеріні сатылай тзілу константалары: ₁= 1,6 10 ³ ; ₂ =6,310³.

 

Іс жзінде бл тнбаны аммиакты судаы ерітіндісінде ерімейді деуге болады, ал EK = 1,8 10^-10 те AgCl тнбасы шін:

яни ол аммиакты арты млшерінде ериді.

Егер тнбаны ерігіштігі ерітіндіде жрген металл иондарын байланыстыратын лигандтар мен аниондарды байланыстыратын сутегі иондарына туелді болса жне ерітіндіні ионды кшін ескеретін болса, тнбаны ерігіштігін есептейтін тедік былай жазылады:

 

5) Кшті ккірт ышылыны нашар еритін тздары CaSO₄, SrSO₄, BaSO₄ ышылдарда ерімейді. Сондытан бл тнбаларды еріту шін алдымен оларды ышылдарда жасы еритін карбонаттара айналдырады.

 

EK (CaSO₄)=2,5 10^-5; EK (SrSO₄) = 3,2 10^-7; EK (BaSO₄) = 1,1 10^-10

 

EK (CaSO₃)= 4,8 10 ^-9; EK (SrSO₃)= 1,1 10^-9 ; EK (BaSO₃) = 5,1 10^-9

Бір нашар еритін осылысты екінші нашар еритін осылыса айналдыруа болатын-болмайтынын реакцияны тепе тедік константасын есептеп анытауа болады:

 

MSO₄+CO₃^2- MCO₃ + SO₄^2-

Мысалы, келтірілген сульфаттарды карбонаттара ауысу ммкіндігін арастырса:

Кальций мен стронций сульфаттары карбонаттара жеіл ауысады, себебі алынан тнбаны ЕК рекеттестіретін тнбаны ЕК-нен лдеайда аз, соан сйкес тепе-тедік константасыны мні лкен. Барийа сйкес тепе-тедік константасыны мні 1>210^-2>10^-4 боландытан бл реакция жру шін реактивті арты млшері ажет. BaCO₃ тнбасы тзілу шін [Ba²⁺][CO₃^2-] > EK (BaCO₃) болу керек, не [Ba²⁺] > EK (BaCO₃) /[CO₃^2-]. Бл жадайда барий иондарыны концентрациясы BaSO₄ тнбасыны ерігіштігімен аныталады: [Ba²⁺] = EK (BaSO₄) /[SO₄^2-]. Барий сульфаты барий карбонатына ауысу шін мынадай жадай болу керек:

EK (BaSO₄) / [SO₄^2-] > EK (BaCO₃) / [CO₃^2-]

 

Осыдан [CO₃^2-]/[SO₄^2-]>EK(BaCO₃)/EK(BaSO₄)

 

[CO₃^2-] / [SO₄^2-] > 50, яни карбонат иондарыны 50 еседен арты млшері ажет. Барий сульфатыны карбоната ауысу реакциясыны нтижесінде:

 

ВаSO₄+CO₃^2- ВаCO₃ + SO₄^2-

Карбонат иондарыны концентрациясы азаяды да, сульфат иондарыны концентрациясы артады, екі ионны атынасы 50-ге теескенде тепе тедік орнайды да, сульфатты карбоната айналу реакциясы тотатылады. Ал егер тнбаны стіндегі ерітіндіні тгіп тастап, оны Nа₂CO₃ ерітіндісіні жаа лесімен рекеттестірсе, онда карбонат тзілу реакциясы жаадан басталады. Осы операцияны бірнеше рет айталаса, ВаSO₄ тнбасын толы ВаCO₃ -ке айналдыруа болады.