Пример 3. Разнотипное конкурирующее равновесие

Пример 2. Конкуренция катионов за общий анион

Пример 1. Конкуренция анионов за общий катион

В растворе находятся анионы CO₃^2–, SO₄^2– и SO₃^2– в примерно равных концентрациях. При попадании в него катионов Ba²⁺ в первую очередь образуется осадок BaSO₄, т.к. это соединение имеет меньшее значение K_S(1,1 × 10^–10), чем BaCO₃ (K_S=4,0 × 10^–10) или BaSO₃ (K_S=8,0 × 10^–7).

В растворе находятся катионы Mg²⁺, Ca²⁺, Sr²⁺ в примерно равных количествах. При добавлении в данную систему анионов PO₄^3– образуется осадок Sr₃(PO₄)₂, т.к. это соединение имеет меньшее значение K_S (1 × 10^–31), чем Ca₃(PO₄)₂ (K_S=2 × 10^–29) или Mg₃(PO₄)₂ (K_S=2 × 10^–13).

Если содержание иона, являющегося объектом конкуренции, поддерживать в растворе постоянно, т.е. добавлять реактив-осадитель по каплям и непрерывно, наблюдается явление, называемое дробным осаждением, при котором последовательно выпадает в осадок сперва менее растворимое соединение, а затем – более растворимое. Например, в результате добавления таким образом в систему, рассмотренную во втором примере, раствора Na₃PO₄ первым образуется осадок Sr₃(PO₄)₂, затем – Са₃(PO₄)₂ и последним выпадет Mg₃(PO₄)₂. В качественном анализе дробное осаждение применяется в тех случаях, когда получившиеся осадки легко различить по внешнему виду, например по их окраске.

При образовании в ходе конкурирующего равновесия разнотипных осадков определить очередность их появления на основании величины K_S нельзя.

В этом случае нужно рассчитать молярную растворимость каждого соединения и сравнить их между собой. Рассмотрим это на следующим примере.

В растворе находятся анионы Cl^– и CrO₄^2–. К нему добавим небольшую порцию реактива, содержащего ионы Ag⁺. В результате химического взаимодействия могут образоваться два нерастворимых соединения, имеющие химические формулы разного типа:

Cl^– + Ag⁺ = AgCl¯ (K_S = 1.56 × 10^–10)

CrO₄^2– + 2 Ag⁺ = Ag₂CrO₄¯ (K_S = 1,7 × 10^–12)

Несмотря на то, что K_S (Ag₂CrO₄) во много раз меньше K_S (AgCl), первым выпадет осадок AgCl, т.к. данная соль имеет меньшую молярную растворимость, чем Ag₂CrO₄

s (AgCl) = моль/дм³

s (Ag₂CrO₄) = моль/дм³

Рассмотренные выше основные теоретические положения различных гетерогенных равновесий особо важны для понимания механизма процессов образования и растворения осадков в живых системах в норме и при патологии.

Определение комплексных соединений
и их общая характеристика

Силы взаимодействия, приводящие к образованию связей, существуют не только между атомами, но могут возникать и между молекулами. Это подтверждается тем, что взаимодействие молекул часто приводит к образованию других, более сложных молекул. Кроме того, газообразные вещества при соответствующих условиях переходят в жидкое и твердое агрегатные состояния. Любое вещество хоть в какой-то мере растворимо в том или ином растворителе, что опять-таки свидетельствует о взаимодействии между ними.

Во всех этих и многочисленных других случаях наблюдается взаимная координация взаимодействующих частиц, которую можно определить как комплексообразование. Оно имеет место при взаимодействии не только молекул друг с другом, но и молекул с ионами, атомов с молекулами или ионами, противоположно заряженных ионов.

Так, кристаллы NaCl (рис. 31) представляют собой систему координированных ионов: вокруг иона Na⁺ – шести ионов Cl^–, а вокруг иона Cl^– – шести ионов Na⁺ – с образованием комплексов NaCl₆^5– и ClNa₆⁵⁺.

Образующиеся при растворении солей в воде ионы находятся в гидратированном состоянии, т.е. вокруг них координировано определенное число молекул растворителя.

Взаимная координация молекул наблюдается при переходе газа в жидкость и твердое тело, при кристаллизации жидкости.

Причиной комплексообразования может быть как кулоновское, так и донорно-акцепторное взаимодействие, осуществляемое между ионами, между ионами и молекулами, атомами и молекулами и т.д.

В определении понятия «комплексного соединения» нет полного единства. Это обусловлено разнообразием данных соединений, большим спектром их свойств и различных характеристик.

В лабораторной, клинической практике чаще всего имеют дело с веществами, находящимися в твердом или растворенном состоянии. Для этих условий наиболее широко используется следующее определение.