化学效应汇总
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同离子效应
两种含有相同离子的盐(或酸、碱)溶于水时,它们的溶解度(或酸度系数)都会降低,这种现象叫做同离子效应。
在弱电解质的溶液中,如果加入含有该弱电解质相同离子的强电解质,就会使该弱电解质的电离度降低的效应。
同理,在电解质饱和溶液中,加入含有与该电解质相同离子的强电解质,也会降低该电解质的溶解度。
简介
在弱电解质溶液中加入跟该电解质有相同离子的强电解质,可以降低弱电解质的电离度,这种叫做同离子效应。
在弱酸溶液中加入该酸的可溶性盐(如在醋酸溶液中加入少量固体醋酸钠),或在弱碱溶液中加入该碱的可溶性盐(如在氨水中加入氯化铵),都会发生同离子效应。
发生同离子效应的原理主要是加入相同离子后,使原电解质的电离平衡向生成原电解质分子的方向移动,从而降低原电解质的电离度。
在电解质饱和溶液中加入跟该电解质有相同离子的强电解质,从而降低原电解质的溶解度,这种现象也叫同离子效应。
这是因为增加溶液中离子的浓度,使有关离子浓度的乘积超过原电解质的溶度积常数,使原电解质沉淀下来。
种类
同离子效应对酸碱平衡的影响:在弱电解质溶液中,加入含有相同离子的强电解质,使电离平衡向左移动,弱电解质的电离度降低的作用叫做同离子效应。
同离子效应对沉淀-溶解平衡的影响:在难溶强电解质溶液中,加入与难溶强电解质具有相同离子的易溶强电解质,使难溶强电解质的溶解度减小的效应,叫做沉淀-溶解平衡中的同离子效应
同离子效应有两种,一种是降低弱电解质的电离度;另一种是降低原电解质的溶解度。
即,在电解质1的饱和溶液中,加入和电解质1有相同离子的强电解质2,因而降低电解质1的溶解度的效应叫同离子效应。
这种效应对于微溶电解质特别显著,在化学分析中应用很广。
对此现象可以这样来理解:难溶电解质的溶解和沉淀是一种动态平衡,所以溶液中有关离子的浓度的(某种!)乘积是个常数--溶度积。
例如[BiO+][Cl-]=Ksp=常数c,假定原来单纯的BiOCl的饱和溶液中,[BiO+]=[Cl-];加了NaCl后,[Cl-]大大增加,但是常数c仍然得满足,所以必然是[BiO+]大大降低,它无处可去,只有沉淀![BiO+]降低就意味着BiOCl 的溶解度下降了。
上面提到的降低弱电解质的电离度的原理类推。
在弱电解质溶液中加入含有与该弱电解质具有相同离子的强电解质,从而使弱电解质的解离平衡朝着生成弱电解质分子的方向移动,弱电解质的解离度降低的效应称为同离子效应。
①使弱电解质电离度减小例如,在醋酸溶液中加入醋酸钠,由于醋酸钠是强电解质、在水中全部电离成Na+和Ac-,溶液中Ac-浓度增大,大量的Ac-同H+结合成醋酸分子,使醋酸的电离平衡向左移动因此, 醋酸的电离度减小,溶液中H+浓度降低。
在弱碱溶液中加入弱碱盐,例如,在氨水中加入氯化铵,也存在同离子效应。
有同离子效应时计算氢离子浓度的一般公式为:
式中Kα为弱酸的电离常数,c为浓度。
同理可得:
式中Kb为弱碱的电离常数。
②使难溶盐溶解度降低例如,硫酸钡饱和溶液中,
存在如下平衡:在上述饱和溶液中加入氯化钡,由于氯化钡完全电离,溶液中[Ba2+]突然增大,[Ba2+]>KSP,原来的平衡遭到破坏,>KSP时,[Ba2+]大于BaSO4溶解在纯水中的钡离子浓度,而平衡向左移动,析出BaSO4沉淀。
当溶液中再次建立新的平衡,即[Ba2+]则小于BaSO4溶解在纯水中的硫酸根浓度,硫酸钡的溶解度可用新的平衡状态下的来量度。
因此BaSO4在BaCl2溶液中的溶解度比在纯水中要小。
即加入含相同离子的强电解质BaCl2使难溶盐BaSO4的溶解度降低。
同离子效应也可以降低易溶电解质的溶解度。
例如,在饱
和的NaCl溶液中加入浓盐酸或通入氯化氢气体,也可以使NaCl晶体析出。
实验
同离子效应使难溶电解质的溶解度降低
原理
在已经建立起溶解平衡的难溶电解质的溶液中,加入含有相同离子的另一强电解质溶液时,由于离子浓度的增加,会使平衡向着生成沉淀的方向进行移动,从而达到新的溶解平衡。
可见相同离子效应会也使难容电解质的溶解度降低。
[用品] 试管、饱和硝酸银溶液、饱和醋酸银溶液、饱和醋酸钠溶液、饱和硝酸钾溶液、饱和氯化铅溶液、饱和氯化钠溶液、饱和硫酸钡溶液、硫酸。
操作
1、硫酸对硫酸钡饱和溶液的作用。
取二支盛有硫酸钡饱和溶液的试管,在其中一试管中加入硫酸钡的饱和溶液,另一试管中加入硫酸,可以看到,只有在加入硫酸的试管中才有浑浊现象产生。
这是由于BaSO4(s)=Ba2+(aq)+SO42-(aq) [Ba2+][SO42-]=KSP=1.8×10-10 在上述饱和溶液中加入相同离子SO42-,使离子浓度增大,平衡向着生成沉淀的方向即降低硫酸钡溶解度方向移动。
2.银离子对醋酸银溶解度的影响和醋酸根离子对醋酸银溶解度的影响。
取两支盛有醋酸银饱和溶液的试管,其中一支加入饱和的硝酸银溶液,一支加入饱和的硝酸银溶液,一支加入饱和的醋酸钠溶液,边加边振荡试管,会发现两试管中都有白色沉淀析出。
即银离子、醋酸根离子都与醋酸银有共同离子。
其作用的结果是,在增大共同离子的浓度后,会使溶解平衡向着不溶的方向进行移动。
3.氯离子对氯化铅溶解度的影响。
在一支试管中加入饱和氯化铅溶液,用滴瓶滴入饱和氯化钠溶液,边滴边摇动,直到观察到有白色沉淀析出为止。
盐效应
往弱电解质的溶液中加入与弱电解质没有相同离子的强电解质时,由于溶液中离子总浓度增大,离子间相互牵制作用增强,使得弱电解质解离的阴、阳离子结合
形成分子的机会减小,从而使弱电解质分子浓度减小,离子浓度相应增大,解离度增大,这种效应称为盐效应。
当溶解度降低时为盐析效应;反之为盐溶效应。
原理
往弱电解质的溶液中加入与弱电解质没有相同离子的强电解质时,由于溶液中离子总浓度增大,离子间相互牵制作用增强,使得弱电解质解离的阴、阳离子结合形成分子的机会减小,从而使弱电解质分子浓度减小,离子浓度相应增大,解离度增大,这种效应称为盐效应。
在0.1mol/LHAc溶液中加入0.1mol/LNaCl溶液,氯化钠完全电离成Na和Cl-,使溶液中的离子总数骤增,离子之间的静电作用增强。
这时Ac-和H被众多异号离子(Na 和Cl-)包围,Ac-跟H结合成HAc的机会减少,使HAc的电离度增大(可从1.34%增大到1.68%)。
在难溶电解质溶液中加入具有不同离子的可溶性强电解质后,使难溶电解质溶解度增大的效应,也叫做盐效应。
以HAc 溶液中加入NaCl为例说明盐效应产生的原因。
在HAc弱电解质溶液中,加入强电解质NaCl后,使得溶液中H+,Ac-离子被带异电荷的Na+,Cl-所牵制,则H+,Ac-结合成HAc的机会减小,溶液中自由H+,Ac-离子浓度适当增加,则HAc的解离度略有增大。
这里必须注意:在发生同离子效应时,由于也外加了强电解质,所以也伴随有盐效应的发生,只是这时同离子效应远大于盐效应,所以可以忽略盐效应的影响。
盐效应说明
盐效应对酸碱平衡的影响:在弱电解质的溶液中,加入其它强电解
质的时候,该弱电解质的电离度将稍有增大,这种作用叫做盐效应
盐效应对沉淀-溶解平衡的影响:在难溶强电解质的饱和溶液中,加入与难溶强
溶电解质不具有相同离子的易溶强电解质,使难溶强电解质溶液的溶解度略有增大的效应,叫做沉淀-溶解平衡中的同离子效应
①使难溶物质溶解度增加
例如,pbso4在kno3溶液中的溶解度,比它在纯水中的溶解度大。
这是因为加入不含相同离子的强电解质pbso4沉淀表面碰撞的次数减小,使沉淀过程速度变慢,平衡向沉淀溶解的方向移动,故难溶物质溶解度增加。
加入含相同离子的电解质时,有盐效应也有同离子效应,而后者的影响比前者大,故只能观察到难溶物质的溶解度降低了。
②使弱电解质电离度增大
在弱电解质溶液中,加入不含相同离子的强电解质,由于盐效应,会使弱电解质的电离度增大。
例如,0.1mol·l-1醋酸溶液的电离度度是
1.3%,若溶液中有0.1mol·l-1nacl存在,则醋酸的电离度增大到1.7%。
若在弱电解质溶液中,加入含相同离子的强电解质,则盐效应与同离子效应同时发生,但盐效应对电离平衡的影响远不如同离子效应。
例如,
0.1mol·l-1醋酸溶液加入0.lmol·l-1醋酸钠,由于同离子效应,电离度从1.3%减小到0.018%,数量级发生了变化,而盐效应不会使电离度发生数量级的变化,故两种效应共存时,可忽略盐效应。
盐效应导致难溶电解质的溶解度增大,这一现象是沉淀-溶解平衡移动的结果吗
不是.在讨论同离子效应对沉淀-溶解平衡的影响,也提到盐效应对难
溶电解质溶解度的影响.但是,我们并没有将盐效应当作影响沉淀-溶解平
衡移动的因素.这是因为,在高浓度外加电解质存在条件下,系统不能达到
我们所讨论的那种平衡状态.
让我们再一次讨论AgCl(s)与其构晶离子之间的沉淀-溶解平衡:
AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)K○一
sp=a(Ag+)·a(Cl-)=c(Ag+)·c(Cl-)=1.8×10-10
需要指出的是,化学手册中的K○一sp值通常是基于活度的值,只是因为难溶电解质溶液中构晶离子的浓度极低,我们才能用浓度(c)代替活度(a).如果往系统中加入高浓度的KNO3(或其他电解质),Ag+离子和Cl-离子分别被NO3-离子和K+离子包围,形成各自的"离子氛".离子氛的存在导致两个构晶离子的有效浓度(即活度)明显地小于测量浓度.
将固体AgCl放在KNO3水溶液中搅拌,随着AgCl不断溶解,溶液中Ag+离子和Cl-离子的浓度同步增大.当c(Ag+)·c(Cl-)达到1.8×10-10
时,a(Ag+)·a(Cl-)仍然小于这个数值,这意味着尚未到达平衡.继续搅
拌,Ag+离子和Cl-离子浓度继续上升.当a(Ag+)·a(Cl-)达到1.8×10-10时,c(Ag+)·c(Cl-)无疑大于这个数值了,即c(Ag+)·c(Cl-)>K○一sp.显然,如果允许用浓度的乘积表示平衡的话,这已经是另一个平衡了!
盐效应有时又叫非共同离子效应(uncommonioneffect,或diverseioneffect),这个术语易让学生将这种效应与同离子效应联系在一起.从上述讨论不难发现,同离子效应涉及沉淀-溶解平衡的移动,而盐效应则与平衡移动无关.
配位效应(混合配位效应,羟基配位效应,辅助配位效应)
共存离子效应
诱导效应共轭效应。