ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
21
концентрации химических форм вещества, которые назы-
вают уравнениями баланса.
Уравнение материального баланса. Число атомов
данного типа в изолированной системе неизменно (закон
сохранения массы). Например, в солянокислом растворе
Hg(II) общая концентрация всех частиц, содержащих атом
ртути, постоянна и равна
C
Hg
= [Hg
2+
]+[HgCl
+
]+[HgCl
2
]+[HgCl
3
--
]+[HgCl
4
2-
]
При представлении уравнений материального баланса
рекомендуется учитывать соотношения стехиометрии. На-
пример, для раствора, содержащего Cr(VI) в формах CrO
4
2-
,
HCrO
4
--
, H
2
CrO
4
, Cr
2
O
7
2-
, HCr
2
O
7
--
, уравнение материально-
го баланса должно быть записано в виде:
С
Cr
= [CrO
4
2-
]+[HCrO
4
--
]+[H
2
CrO
4
]+2[Cr
2
O
7
2-
]+2[HCr
2
O
7
--
]
Отметим, что перед концентрациями частиц, со-
держащих по 2 атома хрома, записаны стехиометриче-
ские коэффициенты 2.
Уравнение электронейтральности. В закрытой сис-
теме общее число положительных зарядов равно общему
числу отрицательных зарядов (закон сохранения заряда):
Σz
i
[A
i
] = 0
где [A
i
] - равновесная концентрация i-того иона; z
i
- его за-
ряд с учетом знака, а суммирование ведется по всем ионам,
присутствующим в растворе.
Например, для водного раствора Mg(HCO
3
)
2
, содер-
жащего ионы Mg
2+
, HCO
3
--
, CO
3
--
, H
+
, OH
--
, уравнение
электронейтральности имеет вид:
2[Mg
2+
]-[HCO
3
--
]-2[CO
3
2-
]+[H
+
]-[OH
--
] = 0
Подчеркнем, что как уравнение материального ба-
ланса, так и уравнение электронейтральности связыва-
ют между собой концентрации частиц, а не активно-
сти. Оба уравнения имеют определяющее значение при
рассмотрении констант равновесий и особенно при оп-
22
ределении термодинамических констант диссоциации
электролитов.
m-Коэффициент (молярная доля). Характеристикой
глубины протекания конкурирующих реакций могут слу-
жить величины, называемые m-коэффициентами или мо-
лярными долями, представляющими собой отношение рав-
новесных концентраций частиц [A], участвующих в основ-
ной реакции, к соответствующим общим концентрациям с
А
:
m
A
= [A]/c
A
Величины m-коэффициентов могут изменяться в пре-
делах от 0 до 1. При отсутствии конкурирующих реакций
c
A
= [A] и m
A
= 1
Применительно к взаимодействию HgS c HCl, рас-
смотренному выше (см. Химическое равновесие. Факто-
ры, влияющие на равновесие. Химические взаимодейст-
вия), выражение для m-коэффициента запишем в виде:
m
Hg
2+
= [Hg
2+
]/c
Hg
=
= [Hg
2+
]/([Hg
2+
]+[HgCl
+
]+[HgCl
2
]+[HgCl
3
--
]+[HgCl
4
2--
]
m
S
2-
= [S
2-
]/c
S
= [S
2-
]/([S
2-
]+[HS
--
]+[H
2
S])
При вычислении молярной доли атома, находящегося
в определенной химической форме, необходимо учитывать
соотношения стехиометрии. Например, молярная доля уг-
лерода в виде частицы С
2
О
4
2--
равна
m
C
= 2[C
2
O
4
2--
]/c
C
.
Таким образом, m-коэффициенты могут служить ме-
рой степени химических взаимодействий в системе подобно
тому, как коэффициенты активности (
γ
- коэффициенты) -
мерой степени электростатических взаимодействий.
I.1.5.Реальные и условные константы равновесий
В выражении
K
0
= a
C
c
·a
D
d
/a
A
a
·a
B
b
константа K
0
называется термодинамической констан-
той равновесия и, как отмечалось ранее, для идеальных и
21 22
концентрации химических форм вещества, которые назы- ределении термодинамических констант диссоциации
вают уравнениями баланса. электролитов.
Уравнение материального баланса. Число атомов
данного типа в изолированной системе неизменно (закон m-Коэффициент (молярная доля). Характеристикой
сохранения массы). Например, в солянокислом растворе глубины протекания конкурирующих реакций могут слу-
Hg(II) общая концентрация всех частиц, содержащих атом жить величины, называемые m-коэффициентами или мо-
ртути, постоянна и равна лярными долями, представляющими собой отношение рав-
CHg = [Hg2+]+[HgCl+]+[HgCl2]+[HgCl3 --]+[HgCl42-] новесных концентраций частиц [A], участвующих в основ-
При представлении уравнений материального баланса ной реакции, к соответствующим общим концентрациям сА:
рекомендуется учитывать соотношения стехиометрии. На- mA = [A]/cA
пример, для раствора, содержащего Cr(VI) в формах CrO42-, Величины m-коэффициентов могут изменяться в пре-
HCrO4 --, H2CrO4, Cr2O72-, HCr2O7 --, уравнение материально- делах от 0 до 1. При отсутствии конкурирующих реакций
го баланса должно быть записано в виде: cA = [A] и mA = 1
СCr = [CrO42-]+[HCrO4--]+[H2CrO4]+2[Cr2O72-]+2[HCr2O7--] Применительно к взаимодействию HgS c HCl, рас-
Отметим, что перед концентрациями частиц, со- смотренному выше (см. Химическое равновесие. Факто-
держащих по 2 атома хрома, записаны стехиометриче- ры, влияющие на равновесие. Химические взаимодейст-
ские коэффициенты 2. вия), выражение для m-коэффициента запишем в виде:
Уравнение электронейтральности. В закрытой сис- mHg2+ = [Hg2+]/cHg =
теме общее число положительных зарядов равно общему = [Hg2+]/([Hg2+]+[HgCl+]+[HgCl2]+[HgCl3 --]+[HgCl42--]
числу отрицательных зарядов (закон сохранения заряда): mS2- = [S2-]/cS = [S2-]/([S2-]+[HS --]+[H2S])
Σzi[Ai] = 0 При вычислении молярной доли атома, находящегося
где [Ai] - равновесная концентрация i-того иона; zi - его за- в определенной химической форме, необходимо учитывать
ряд с учетом знака, а суммирование ведется по всем ионам, соотношения стехиометрии. Например, молярная доля уг-
присутствующим в растворе. лерода в виде частицы С2О42-- равна
Например, для водного раствора Mg(HCO3)2, содер- mC = 2[C2O42--]/cC.
жащего ионы Mg2+, HCO3 --, CO3 --, H+, OH --, уравнение Таким образом, m-коэффициенты могут служить ме-
электронейтральности имеет вид: рой степени химических взаимодействий в системе подобно
2[Mg2+]-[HCO3 --]-2[CO32-]+[H+]-[OH--] = 0 тому, как коэффициенты активности (γ - коэффициенты) -
Подчеркнем, что как уравнение материального ба- мерой степени электростатических взаимодействий.
ланса, так и уравнение электронейтральности связыва- I.1.5.Реальные и условные константы равновесий
ют между собой концентрации частиц, а не активно- В выражении
сти. Оба уравнения имеют определяющее значение при K0 = aCc·aDd/aAa·aBb
рассмотрении констант равновесий и особенно при оп- константа K0 называется термодинамической констан-
той равновесия и, как отмечалось ранее, для идеальных и
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 9
- 10
- 11
- 12
- 13
- …
- следующая ›
- последняя »
