Proč je chlorid stříbrný méně rozpustný než dusičnan stříbrný?
On 1 února, 2021 by adminSouvisející: Reakce mezi dusičnanem stříbrným a hliníkem chlorid
Experimentálně je $ \ ce {AgCl} $ nerozpustný ve vodě, ale $ \ ce {AgNO3} $ je rozpustný. „Jsou docela běžní v laboratoři (dobře, $ \ ce {AgCl} $ je běžná sraženina) – takže si myslím, že to většina z nás ví.
Autor Fajanova pravidla , na druhou stranu, větší anion $ \ znamená $ více polarizace / kovalentní znak $ \ znamená $ méně rozpustnosti. Ale $ \ ce {NO3 -} $ je větší anion, ale $ \ ce {AgNO3} $ je rozpustnější.
Existuje pro to nějaký teoretický důvod?
Odpověď
V komentáři k mé předchozí odpovědi jste požádali o teoretický důvod rozpustnosti, bez ohledu na energetické údaje. Jelikož z energetických důvodů vím, že nejde o solvataci aniontů, mohu uvést důvod založený na síle iontové vazby ve dvou sloučeninách. Tato reference (stejně jako ostatní) uvádí, že vazba v $ \ ce {AgCl} $ má neobvykle vysoký kovalentní charakter, což z ní činí těsnější vazbu. Ion $ \ ce {Ag +} $ a iont $ \ ce {Cl -} $ jsou blízké stejné velikosti (přičemž stříbrný ion je menší), takže si mohou navzájem velmi blízce. V dusičnanu stříbrném je iont $ \ ce {NO3 -} $ větší a neumožňuje tak blízký přístup jako chloridový iont, takže vazba je slabší, snáze se rozpadá a sůl je rozpustnější.
Odpověď
Obávám se, že jde spíše o neodpověď (nebo proč je tak těžké na to odpovědět). ..
-
Téměř všechny dusičnany jsou rozpustné. To se často vysvětluje výjimečně dobrou delokalizací záporného náboje.
-
Na druhou stranu soli stříbra obecně nejsou dobře rozpustné (vzpomínám si pouze na fluoridy, dusičnany a chloristany jako rozpustné. Síran, uhličitan, oxid, sulfid (samozřejmě), dokonce ani stochiometrický kyanid (pokud si dobře pamatuji) není “ rozpustný.
-
Takže v případě dusičnanů se zdá, že obvykle dobrá rozpustnost dusičnanů zvítězí nad obvykle ne tak dobrou rozpustností solí stříbra.
-
U chloridu je to možná podobné: chlorid stojí mezi dobrou rozpustností AgF a nízkou rozpustností AgBr. Právě zde vyhrává „nerozpustný“.
-
(Existuje také – myslím, že souvisí s Fajanem – koncept HSAB , který se snaží rozšířit také na tvrdě tvrdé nerozpustné soli [např. $ \ ce {CaF2} $ ] – Pro tento případ je to však stejně neužitečné jako Fajan. Myslím, že tyto dva pojmy fungují lépe v řadě podobných iontů, jako jsou Ag-halogenidy)
-
Myslím, že potíže s vysvětlením / předvídáním z teorie mohou pocházet ze skutečnosti, že tam jsou naopak, ale je třeba vzít v úvahu silné efekty, takže je těžké předvídat, jaký přesně bude výsledek (ztráta významnosti: odečtením dvou téměř stejných velkých čísel, možná si nebudete moci být jisti znaménkem výsledku).
substance solubility / (mol/l) AgF 1.4 ⋅ 10¹ = 1.4e1 AgNO3 1 - 5 ⋅ 10⁰ = 1e0 - 5e0 AgCl 5 ⋅ 10⁻⁴ = 5e-4 AgBr 7 ⋅ 10⁻⁷ = 5e-7 AgI 9 ⋅ 10⁻⁹ = 9e-9 Ag2S 1.7 ⋅ 10⁻¹⁷ = 1.7e-17
Rozpustnost mezi různými halogenidy se pohybuje mezi fluoridem a jodidem o 10 řádů. To odpovídá 10násobné změně v $ \ Delta_RG ^ 0 $ . Faktor 10 v energii je jako kovalentní síla vazby vs. H-vazba nebo jako rotační vs. vibrační vs. elektronový přechod molekuly.
- Podívejte se na článek, na který jsem odkazoval z druhé otázky. Ve skutečnosti je zaměřen na $ \ ce {AgCl} $ .
Komentáře
- V zařízení nevidím exponenty v tabulce rozpustnosti. Pokusil se použít mathjax a z obrazovky vyletěly modré jiskry. (Dobře, ve skutečnosti to ‚ t nefunguje.) Můžete upravit svou syntaxi tak, aby exponenti nepotřebovali speciální znaky?
- @OscarLanzi: Tady jste .
Odpověď
Chcete-li rozpustit sůl, musíte rozbít ionty a hydratovat je řešení. Můžete použít entalpie hydratace iontů a energii krystalové mřížky pevné látky k předpovědi, které sloučeniny se rozpustí.
Našel jsem data, že energie krystalové mřížky $ \ ce {AgCl} $ je -916,3 kJ / mol (experimentální) , zatímco energie mřížky $ \ ce {AgNO_3} $ je -820 kJ / mol. (Vzhledem k tomu, že mřížková energie je definována jako energie uvolněná, když se ionty spojí a vytvoří pevnou látku, je vždy záporná. Obraťte znaménko pro množství energie, které musíte vložit, abyste rozložili krystal na samostatné ionty v plynné fázi.) Z těchto údajů můžete vidět, že rozebrat $ \ ce {Ag +} $ a $ \ ce {Cl -} $ ionty než $ \ ce {Ag +} $ a $ \ ce {NO3 -} $ ionty, pravděpodobně proto, že chloridový iont je menší a pevněji držený. Pokud je entalpie hodnoty hydratace pro oba dva případy přibližně stejná (nemohu najít skutečné hodnoty), nemusí to stačit k překonání energie navíc potřebné k rozbití iontů.
Takže , entalpie hydratace a energie krystalové mřížky jsou důležitými hledisky pro rozpustnost. Existuje docela pěkná diskuse o tom, jak přemýšlet o rozpustnosti solí a jaké faktory ovlivňují rozpustnost pomocí Born-Haberova cyklu, v tento odkaz .
Tento odstavec byl přidán k odpovědi poté, co byl vložen do komentářů níže. Výpočet z entalpie údajů o hydrataci (-850,7 pro $ \ ce {AgCl} $ a -794,4 pro $ \ ce {AgNO3} $ říká, že $ \ ce {Cl -} $ je rozpustnější iont o -61,3 kJ / mol (od příspěvku solvatace $ \ ce {Ag +} $ by bylo v obou případech stejné). Dusičnan by byl méně rozpustný ion (z energetických podniků) ve shodě s Fajanovými pravidly. Entalpie údajů o hydrataci byla získána z problémů v chemické knize.
Komentáře
- Je to ‚ stále experimentální – ‚ Vezmeme energetická data. ‚ m hledám teoretický důvod..Je to ‚ pravý opak toho, co Fajan ‚ s pravidla předpovídají.
- Fajan ‚ pravidla hovoří o polarizovatelnosti iontů, která by ovlivnila, jak dobře ‚ znovu solvatovány, ale solvatace je pouze jedním aspektem rozpustnosti s druhou částí v závislosti na energii krystalové mřížky. ‚ Nemůžete se podívat na rozpustnost iontu $ \ ce NO_3 ^ – $ izolovaně, musíte zvážit sloučeninu. Vaše otázka by nakonec mohla být “ proč mají dusičnanové soli nižší mřížkovou energii “ na rozdíl od pohledu na hydratační energii. U těchto dvou je rozdíl v energii mřížky větší než rozdíl v energii hydratace (vypočteno -850,7 pro AgCl a -794,4 pro $ \ ce AgNO_3 $.
- Omlouváme se, ještě jeden komentář po přemýšlení. Výpočet z entalpie údajů o hydrataci výše říká, že $ \ ce Cl ^ – $ je rozpustnější iont, o -61,3 kJ / mol (protože příspěvek ze solvatace $ \ ce Ag ^ + $ by byl stejný v Dusičnan by byl méně rozpustným iontem (z energetických důvodů) ve shodě s Fajanovými ‚ s pravidly.
Odpověď
Podívejte se na krystalickou strukturu $ \ ce {AgCl} $ vs $ \ ce {AgNO3} $.
Chloridy obvykle tvoří střed tváře krychlové krystaly, zatímco dusičnany tvoří trigonální planární krystaly. Dusičnan je trojúhelníková molekula s kladným nábojem na dusíku a (2–) nábojem na kyslících.
Ve FCC každý ion interaguje se šesti ionty opačného náboje v oktaedrickém uspořádání.
Ale s dusičnanem jsou dusičnanové ionty a interakce pouze se 2 ionty protilehlého náboje nad a pod 2/3 záporným nábojem na kyslících směřuje k sousednímu kladně nabitému dusíku. Toto uspořádání je mnohem nestabilnější a u iontů dusičnanu stříbrného je mnohem větší pravděpodobnost, že budou odvedeny iontovými dipóly.
Komentáře
- Existuje není kladný “ náboj “ na dusíku ani záporný “ náboj “ na kyslík. Dusičnanový iont je držen pohromadě s kovalentními vazbami a jediný záporný náboj je delokalizován přes iont. Mluvíte o oxidačních číslech? Vazby dusík-kyslík by byly polární s větší hustotou elektronů na kyslících, ale hustota elektronů by byla rovnoměrně rozložena na 3 kyslíky.
- Můžete mi ukázat odkaz na dusičnany tvořící trigonální rovinné krystaly? S tím ‚ nejsem obeznámen. Tvar dusičnanového iontu (držený společně s kovalentními vazbami) by byl v teorii VSEPR trigonální rovinný. Článek o tvaru krystalů dusičnanu stříbrného je popsán zde pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/1966/J1/j19660000123
Odpovědět
Tím si nejsem jistý.I já jsem byl hodně zvědavý na sraženiny a to je podobné tomu, co jsem četl někde na internetu (nemůžu najít web, mám ho z Wikipedie)
K rozpustnosti dochází za dynamické rovnováhy, což znamená, že rozpustnost je výsledkem simultánních a protichůdných procesů rozpouštění a fázového spojování (např. srážení pevných látek). Rovnováha rozpustnosti nastává, když tyto dva procesy probíhají konstantní rychlostí.
Takže podle toho je proces fázového spojování mnohem více než rozpouštění v $ \ ce {AgCl } $ je tedy nerozpustný ve vodě, ale v $ \ ce {AgNO3} $ je to přesně naopak.
Odpověď
V $ \ ce {AgCl} $ a $ \ ce {AgNO3} $ je kationt stejný, tj. Iont stříbra; nyní porovnejte anion. Větší anion znamená, že méně je efektivní jaderný náboj na valenčním plášti. Proto více je deformace anionu v důsledku kationtu. Více deformačních prostředků kovalentnější povaha vazby. Více kovalence znamená menší rozpustnost.
Odpověď
JEDNODUCHÁ JEDNOTKA: vazba mezi AgCl má kovalentnější povahu a velikost obou ionty mají téměř podobnou velikost, a proto jsou nerozpustné ve vodě.
Napsat komentář