Miért oldható kevésbé az ezüst-klorid, mint az ezüst-nitrát?
On február 1, 2021 by adminKapcsolódó: Ezüst-nitrát és alumínium reakciója klorid
Kísérletileg a $ \ ce {AgCl} $ vízben nem oldódik, de a $ \ ce {AgNO3} $ oldódik. Elég gyakoriak egy laboratóriumban (nos, a $ \ ce {AgCl} $ gyakori csapadék) – ezért azt hiszem, a legtöbben tudjuk ezt.
Írta: Fajan szabályai , másfelől, a nagyobb anion $ \ azt jelenti, hogy $ nagyobb polarizáció / kovalens karakter $ $ kevesebb $ oldhatóságot jelent. De a $ \ ce {NO3 -} $ a nagyobb anion, a $ \ ce {AgNO3} $ mégis jobban oldódik.
Van ennek elméleti oka?
Válasz
Az előző válaszomhoz fűzött megjegyzésben elméleti okot kért az oldhatóságra, nem figyelembe véve az energiaadatokat. Mivel energetikai szempontokból tudom, hogy a kérdés nem az anionok szolvatációja, ezért a két vegyületben az ionos kötés erősségén alapuló okot tudok bemutatni. Ez a hivatkozás (csakúgy, mint mások) azt állítja, hogy a $ \ ce {AgCl} $ kötése szokatlanul magas kovalens karakterrel rendelkezik, ami szorosabbá teszi a kötést. A $ \ ce {Ag +} $ ion és a $ \ ce {Cl -} $ ion közel azonos méretű (mivel az ezüstion kisebb), így meglehetősen szorosan közeledhetnek egymáshoz. Az ezüst-nitrátban a $ \ ce {NO3 -} $ ion nagyobb, és nem enged olyan szoros megközelítést, mint a kloridion, így a kötés gyengébb, könnyebben felbomlik és a só jobban oldódik.
Válasz
Attól tartok, hogy ez inkább nem válasz (vagy miért olyan nehéz erre válaszolni). ..
-
Nagyjából az összes nitrát oldódik. Ezt gyakran a negatív töltés kivételesen jó delokalizációjával magyarázzák.
-
Másrészt az ezüstsók általában nem jól oldódnak (csak fluoridot, nitrátot és perklorátot említek oldhatónak. Szulfát, karbonát, oxid, szulfid (természetesen), még a sztochiometrikus cianid sem (ha jól emlékszem) nem ” t oldható.
-
Tehát a nitrát esetében úgy tűnik, hogy a nitrátok jó oldhatósága megnyeri az ezüst sók általában nem túl jó oldhatóságát.
-
A klorid esetében talán hasonló: a klorid az AgF jó oldhatósága és az AgBr alacsony oldhatósága között áll. Csak itt az „oldhatatlan” győz.
-
(Azt hiszem, Fajanhoz is kapcsolódik – a HSAB koncepció , amely megpróbálja kiterjeszteni a kemény-kemény oldhatatlan sók [pl. $ \ ce {CaF2} $ ] – Az itteni esethez azonban ez ugyanolyan haszontalan, mint Fajan. Úgy gondolom, hogy ez a két fogalom jobban működik hasonló ionok sorában, például az Ag-halogenideknél. ellentétes, de figyelembe kell venni az erős hatásokat, ezért nehéz megjósolni, hogy pontosan mi lesz az eredmény (jelentőségvesztés: két, majdnem egyenlő nagy szám kivonása, lehet, hogy nem is lehet biztos abban, hogy mi az eredmény).
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
A különböző halogenidek közötti oldhatóság 10 nagyságrenddel változik a fluorid és a jodid között. Ez a $ \ Delta_RG ^ 0 $ 10-szeres változásának felel meg. Az energiában a 10-es tényező olyan, mint a kötés erőssége a kovalens és a H-kötés között, vagy mint a molekula rotációs és rezgési viszonyú vagy elektronikus átmenete.
- Vessen egy pillantást arra a cikkre, amelyet a másik kérdés kapcsán linkeltem. Valójában a $ \ ce {AgCl} $ fájlra összpontosít.
Megjegyzések
- A készülékemmel nem látom az oldhatósági táblázat kitevőit. Kipróbált matekjaxot használni, és kék szikrák repültek le a képernyőről. (OK, valójában csak nem működött ‘.) Módosíthatja a szintaxisát, hogy a kitevőknek ne kelljen speciális karakter?
- @OscarLanzi: Ott vagy .
Válasz
A só feloldásához szét kell bontani az ionokat és hidratálni kell őket megoldás. Az ionok hidratálásának entalpiáit és a szilárd anyag kristályrács-energiáját megjósolhatja, hogy mely vegyületek oldódnak fel.
Olyan adatokat találtam, amelyek szerint a $ \ ce {AgCl} $ értéke -916,3 kJ / mol (kísérleti) , míg a $ \ ce {AgNO_3} $ értéke -820 kJ / mol. (Mivel a rács energiája az az energia, amelyet akkor szabadítanak fel, amikor az ionok szilárd anyaggá alakulnak, ez mindig negatív. Fordítsa meg a jelet annak az energiamennyiségnek, amelyet be kell adnia ahhoz, hogy a kristályt külön ionokká bontsa szét a gázfázisban.) Ezekből az adatokból láthatja, hogy jóval több energiára van szükség a $ \ ce {Ag +} $ és a $ \ ce {Cl -} $ ionok, mint a $ \ ce {Ag +} $ és $ \ ce {NO3 -} $ ionok, feltehetően azért, mert a kloridion kisebb és szorosabban tartható. Ha a hidratációs érték entalpiája körülbelül azonos a két esetben (a tényleges értékeket nem sikerült megtalálni), akkor előfordulhat, hogy ez nem lesz elegendő az ionok felbomlásához szükséges extra energia legyőzéséhez.
Tehát , mind a hidratálási entalpia, mind a kristályrács energia fontos szempontok az oldhatóság szempontjából. Nagyon jó vita folyik arról, hogyan gondolkodjunk a sók oldhatóságáról, és milyen tényezők befolyásolják az oldhatóságot egy Born-Haber-ciklus segítségével, ez a hivatkozás .
Hozzáadta ezt a bekezdést a válaszhoz, miután először beírta az alábbi megjegyzésekbe. Számítás a hidratációs adatok entalpiájából (-850,7 a $ \ ce {AgCl} $ és -794.4 a $ \ ce {AgNO3} $ esetében azt mondja, hogy $ \ ce {Cl -} $ az oldhatóbb ion, -61,3 kJ / mol-mal (mivel a $ \ ce {Ag +} $ szolvatálásából származó hozzájárulás minden esetben ugyanaz lenne.) A nitrát kevésbé oldható ion (az energiával kapcsolatos aggályoktól) Fajan szabályainak megegyezésével. A hidratációs adatok entalpiáját egy kémiai könyv problémáiból nyertük.
Megjegyzések
- Ez ‘ még mindig kísérleti jellegű – te ‘ vettem az energiaadatokat. I ‘ m elméleti okot keresek..Ez ‘ pontosan az ellenkezője annak, amit A Fajan ‘ szabályok megjósolják.
- A Fajan ‘ szabályok az ionok polarizálhatóságáról beszélnek, amelyek befolyásolják, hogy Nos, ‘ szolvatálódnak, de a szolvatáció csak a másik oldattal való oldhatóság egyik aspektusa, a kristályrács energiájától függően. ‘ Nem nézheti meg külön a $ \ ce NO_3 ^ – $ ion oldhatóságát, figyelembe kell venni a vegyületet. Kérdése végül ” lehet, miért a nitrát sóknak alacsonyabb a rács energiája “, mint a hidratációs energiának. Ennél a kettőnél a rácsenergia különbsége nagyobb, mint a hidratációs energia különbsége (számított -850,7 az AgCl-ra és -794. 4 a $ \ ce AgNO_3 $ -ra.
- Sajnálom, még egy megjegyzés A fenti hidratálási adatok entalpiája alapján végzett számítás szerint a $ \ ce Cl ^ – $ az oldhatóbb ion, -61,3 kJ / mol-mal (mivel a $ \ ce Ag ^ + $ szolvatálásából származó hozzájárulás A nitrát lenne a kevésbé oldható ion (az energiával kapcsolatos aggályok miatt), összhangban Fajan ‘ szabályaival.
Válasz
Nézze meg a $ \ ce {AgCl} $ vs $ \ ce {AgNO3} $ kristályszerkezetét.
A kloridok általában arccal középre formálódnak köbös kristályok, míg a nitrátok trigonális sík kristályokat képeznek. A nitrát egy olyan háromszög alakú molekula, amelynek pozitív töltése van a nitrogénen és (2–) töltése van az oxigéneken. oktaéderes elrendezésben.
De nitráttal a nitrátionok a Csak az oxigének 2/3-os negatív töltése felett és alatt lévő 2 ellentétes töltésű ionral lép kölcsönhatásba a szomszédos pozitív töltésű nitrogénnel. Ez az elrendezés sokkal instabilabb, és az ezüst-nitrát-ionok esetében sokkal valószínűbb, hogy az ion-dipól kölcsönhatások miatt feldobják őket.
Megjegyzések
- Van nem pozitív ” töltés ” a nitrogénre, és nem negatív ” töltés ” az oxigénen. A nitrátiont kovalens kötésekkel együtt tartják, és az egyetlen negatív töltetet delokalizálják az ion felett. Oxidációs számokról beszél? A nitrogén-oxigén kötések polárosak lennének, nagyobb oxigénsűrűséggel az oxigéneken, de az elektron sűrűsége egyenletesen oszlana el a 3 oxigén felett.
- Tudna rámutatni a trigonális sík kristályokat alkotó nitrátokra? ‘ ezt nem ismerem. A nitrátion alakja (kovalens kötésekkel együtt tartva) trigonális sík lenne a VSEPR elméletben. Az ezüst-nitrátos kristályok alakjáról itt olvashatunk publikációt: pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/1966/J1/j19660000123
Válasz
Ebben nem vagyok biztos.Én is nagyon kíváncsi voltam a csapadékokra, és ez hasonló ahhoz, amit olvastam valahol a neten (nem találom az oldalt, a Wikipédiából szereztem be)
Az oldhatóság dinamikus egyensúly alatt történik, ami azt jelenti, hogy az oldhatóság az oldódás és a fázis-összekapcsolódás egyidejű és ellentétes folyamataiból (pl. szilárd anyagok kicsapódása) származik. Az oldhatósági egyensúly akkor következik be, amikor a két folyamat állandó sebességgel halad.
Eszerint tehát a fáziskapcsolódás folyamata sokkal több, mint a feloldás a $ \ ce {AgCl-ban } $ így vízben nem oldódik, de a $ \ ce {AgNO3} $-ban éppen ellenkezőleg.
Válasz
$ \ Ce {AgCl} $ és $ \ ce {AgNO3} $ esetén a kation megegyezik, azaz ezüstion; most hasonlítsuk össze az aniont. Nagyobb anion azt jelenti, hogy kevesebb az effektív nukleáris töltés a vegyértékű héjon. Ezért több az az anion deformációja a kation miatt. Több deformáció azt jelenti a kötés kovalensebb jellege. A nagyobb kovalencia kevesebb oldhatóságot jelent.
Válasz
EGYSZERŰ PRETTY: Az AgCl közötti kötés kovalensebb jellegű és mindkettő mérete az ionok mérete szinte hasonló, ezért vízben oldhatatlan.
Vélemény, hozzászólás?