Pytanie:
Reakcja między azotanem srebra i chlorkiem glinu
Mattias
2012-05-14 20:32:43 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Wyszukałem trochę w Google, co da $ \ ce {AgNO3 + AlCl3} $ i dowiedziałem się, co następuje:

$ \ ce {3AgNO3 + AlCl3 -> Al (NO3) 3 + 3AgCl} $

Dlaczego tak jest? Wiem, że $ \ ce {Ag} $ jest wyżej w szeregu reaktywności niż $ \ ce {Al} $, ale to nie ma dla mnie sensu w tym problemie. Czy to dlatego, że $ \ ce {Cl} $ to tylko jeden, gdy $ \ ce {NO3} $ jest wielokrotnością?

Trzy odpowiedzi:
#1
+9
CHM
2012-05-14 23:49:39 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Zasada Le Châteliera mówi tylko, że układ znajdujący się wcześniej w stanie równowagi będzie chciał pozostać w równowadze - to znaczy, jeśli go zaburzymy, będzie próbował powrócić do równowagi. Ten system początkowo nie jest w równowadze i dlatego nie potrzebujemy jego zasady.

Myślę, że reakcja przebiega, ponieważ tworzenie się AgCl (s) sub> jest faworyzowany entalpicznie. Kohezja molekularna (entalpia) jest większa w AgCl niż w AgNO 3 , co sprzyja jego tworzeniu. Skąd to wiem? Cóż, wygląda na to, że AgCl jest mniej jonowy niż AgNO 3 , ponieważ jest nierozpuszczalny w wodzie.

Ta reakcja jest rodzajem reakcji metatezy. Można to nazwać reakcją podwójnego wypierania lub reakcją metatezy soli , w zależności od tego, z kim rozmawiasz.


EDYCJA

Myślę, że inne odpowiedzi są błędne. Obie sugerują, że iloczyn rozpuszczalności AgCl ma znaczenie w określaniu dlaczego zachodzi reakcja. Moim zdaniem argument, jak przedstawiono , jest kolisty, w następujący sposób:

Iloczyn rozpuszczalności AgCl w wodzie jest bardzo niski, dlatego obserwujemy tworzenie osadu.

vs

AgCl jest nierozpuszczalny w wodzie, dlatego jego iloczyn rozpuszczalności jest niski.

Łatwo zauważyć, że fakt, iż AgCl jest nierozpuszczalny w wodzie, oznacza, że ​​ma on niskie K sp w wodzie. Jeśli ktoś może przewidzieć i określić ilościowo iloczyn rozpuszczalności AgCl w wodzie na podstawie pierwszych zasad , to jest inna historia, ale oferowane wyjaśnienia polegają tylko na obserwacji (eksperymencie) w celu ilościowego określenia K sp .

Moja argumentacja schodzi w dół po drabinie. Jeśli potrafisz odpowiedzieć, dlaczego AgCl jest nierozpuszczalny w wodzie, to z pewnością możesz przewidzieć, że jony Ag + i Cl - z różnych źródeł (tj. różne roztwory) w kontakcie spontanicznie utworzy osad.

Może myślisz, że ten argument jest również kołowy, ale tak nie jest.

Mamy dostęp do eksperymentu, z którego jasno wynika, że ​​AgCl jest nierozpuszczalny w wodzie. Możemy śmiało założyć (ale możemy się mylić!), Że wiązanie AgCl jest mniej jonowe niż wiązanie AgNO 3 , ponieważ praktycznie nie dysocjuje / nie niskie K sp w wodzie . Wiązanie o większym charakterze kowalencyjnym jest bardziej stabilne, ponieważ elektrony są wspólne , a nie przenoszone .

Być może struktura krystaliczna AgCl sprawia, że ​​jest to szczególnie stabilny do rozpuszczania z H 2 O. Myślę tylko, że to oczywiste, że entalpia tworzenia AgCl jest korzystna, ponieważ musi przeciwdziałać niekorzystnej utracie entropii w tworzeniu uporządkowanej sieci krystalicznej.


Jak widzisz, nie mogę udzielić ci dokładnej odpowiedzi, byłoby to niezwykle czasochłonne (dla mnie) i musiałbym przeprowadzić wiele, wielu obliczeń. Naprawdę mam nadzieję, że ktoś może wyjaśnić dlaczego . Może mógłbyś przeprowadzić własne badanie na podstawie odpowiedzi podanych tutaj i wrócić z bardziej „wyszukaną” odpowiedzią.

Rozmawiałem dzisiaj z moją nauczycielką i powiedziała to dokładnie tak, jak zrobił to @CHM. AgCl (s) jest preferowany, ponieważ ma bardziej kowalencyjny sposób niż NO 3
#2
+7
cbeleites unhappy with SX
2012-05-15 03:12:33 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Ag jest wyżej w serii Reactivity niż Al, ale to nie ma dla mnie sensu w tym problemie

  • rzeczywiście jest to nie problem redoks, stany utleniania się nie zmieniają.

  • zamiast tego jest to równowaga przejścia fazowego $$ \ ce {Ag + + Cl- < = > AgCl v} $$

Ponieważ oznaczyłeś to pytanie jako pracę domową:

  • Edytuj pytanie i podaj stopnie utlenienia, aby potwierdzić, że nie jest reakcją redoks.

  • Sprawdź stałą rozpuszczalności AgCl. Wraz z całkowitym początkowym stężeniem $ \ ce {Ag +} $ i $ \ ce {Cl -} $, możesz następnie obliczyć stężenia równowagowe.

  • Zobaczysz, że wytrącanie przesuwa reakcję w kierunku równowagi (chyba że stężenia w roztworze wodnym nie są ekstremalnie niskie).

Oto dwa eksperymenty, które możesz wykonać, aby sprawdzić, czy rzeczywiście jest to równowaga dynamiczna (choć dużo po stronie osadu) $$ \ ce {Ag + _ (aq) + Cl (aq) - < = >> AgCl_ (s)} $$

  1. Jeśli zaburzysz równowagę usuwając $ \ ce {Ag +} $ lub $ \ ce {Cl -} $, AgCl ponownie się rozpuści.
    Oto kilka pomysłów:

    • Złożona (maska) $ \ ce {Ag +} $, np. przez $ \ ce {NH3} $ lub $ \ ce {CN -} $
      czy kiedykolwiek to zrobiłeś? Jeśli nie, naprawdę powinieneś spróbować. To jest naprawdę szybkie.
    • zredukować $ \ ce {Ag +} $
    • utleniać Cl-, tak aby $ \ ce {Cl2 ^} $ zostało usunięte z systemu.
      ( możesz również usunąć AgCl, ale nie jest to praktyczne, ponieważ nigdy nie byłbyś pewien, czy obserwujesz tworzenie się większej ilości osadu, czy też nie usunąłeś całego AgCl)
  2. Wzrost kryształów w roztworach nasyconych. Być może będziesz musiał trochę poczekać na to, chociaż ...


F'x wskazał nam artykuł Paradigms and Paradoxes: The Rozpuszczalność AgCl w wodzie. Ponieważ znajduje się za paywallem, spróbuję podsumować kilka z nich.

Po pierwsze, to właściwie rodzaj zaległego pytania do pracy domowej:

W literaturze pedagogicznej jest dobrze ugruntowane, że AgCl jest nierozpuszczalny w wodzie, podczas gdy NaCl i KCl są rozpuszczalne [... ] Zwykle jednak nie mówi się, dlaczego AgCl jest o wiele mniej rozpuszczalny niż NaCl lub KCl.

Oto kilka interesujących punktów do pytania:

  • Liebman wnioskuje na podstawie danych termodynamicznych (i wbrew oczekiwaniom HSAB), że $ \ ce {Ag +} $ jest lepiej rozwiązane niż $ \ ce {Na +} $ lub $ \ ce {K +} $

  • Energia kratowa dla AgCl ($ \ ce {Ag _ {(g)} ^ + + Cl _ {(g)} ^ - -> AgCl _ {(s)}} $) jest bardziej ujemna niż dla NaCl i KCl.

  • W artykule oszacowano, że entalpia $ \ ce {AgCl _ {(g)} -> AgCl _ {(s)} } $ jest porównywalna z wartością dla chlorków alkalicznych.

  • Liebman wnioskuje z tego, że kryształ AgCl nie jest niczym szczególnym, ale jest raczej podobny do NaCl i KCl

  • Więc co innego jest takie, że tworzenie dwuatomowego AgCl jest dużo bardziej korzystne niż tworzenie dwuatomowego NaCl lub KCl.

Moje osobiste wnioski: To naprawdę trudne pytanie. Będę trzymał się eksperymentu z mierzalnymi właściwościami, takimi jak stałe równowagi. ;-)

Czyli nierozpuszczalność AgCl nie jest dla mnie zaskoczeniem: w końcu jestem przyzwyczajony do tego faktu latami. Biorąc pod uwagę nierozpuszczalność AgBr i AgI, oszacowałbym, że jest nierozpuszczalny, mimo że AgF jest rozpuszczalny (w końcu $ \ ce {F -} $ zwykle różni się od pozostałych 3). Ale uważam, że ta konkretna sytuacja jest daleka od jakiegokolwiek podręcznika, który powinien wprowadzić ogólne pojęcia chemiczne dla studentów. Chyba że przekaz ma być taki, że rzeczywistość jest skomplikowana ... (co OTOH pozwala na piękno rzeczywistości i czyni ją interesującą). $% Edit $

@cbeleites: Druga część twojej odpowiedzi również będzie działać jako odpowiedź tutaj, możesz spróbować odpowiedzieć: http://chemistry.stackexchange.com/questions/410/why-is-ceagcl-less-soluble-than-ceagno3
#3
+5
ManishEarth
2012-05-14 20:48:20 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Aby przeanalizować takie sytuacje, musisz najpierw zdać sobie sprawę, że prawie wszystko jest obecne w postaci jonów. Na przykład, jeśli weźmiesz reakcję $ \ ce {NaCl + KBr->NaBr + KCl} $, „kierunek”, w którym się ona znajduje, nie ma żadnego znaczenia, ponieważ $ \ ce {Na +} $, $ \ ce {Cl -} $ , $ \ ce {K +} $, $ \ ce {Br -} $ są obecne jako jony. Nie zachodzi tutaj żadna rzeczywista reakcja , tylko mieszanie się jonów.

W tym przypadku mamy coś nieco innego. $ \ ce {AgCl} $ wytrąca się tutaj:

$$ \ ce {3AgNO3 _ {(aq)} + AlCl3 _ {(aq)} -> Al (NO3) 3 _ {(aq)} + 3AgCl v } $$

Podobnie jak w przypadku $ \ ce {NaCl} $ powyżej, $ \ ce {NO3 -} $ i $ \ ce {Al ^ {3 +}} $ są obecne jako jony na obu boki - więc nie ma się czym martwić. Możemy bezpiecznie usunąć je z równania. Zmniejsza to reakcję na:

$$ \ ce {3Ag + + 3Cl- -> 3AgCl v} $$

Teraz ograniczyliśmy pytanie do „dlaczego $ \ ce {AgCl} $ strącić? ”. Najłatwiej podjąć decyzję, patrząc na stabilność termodynamiczną - stały chlorek srebra jest bardziej stabilny. Możemy to udowodnić eksperymentalnie lub użyć standardowych entalpii.

Reakcje przebiegają w kierunku większej stabilności, więc powyższa reakcja idzie naprzód.


Oczywiście w pewnym sensie "założyłem", że $ \ ce {AgCl} $ wytrąca się na początku - to było po to, żebym nie musiał komplikować rzeczy. Niemniej możemy w podobny sposób udowodnić eksperymentalnie, że inne występują w postaci zjonizowanej i na ogół nie wytrącają się. Jest kilka fajnych argumentów, dlaczego $ \ ce {AgCl} $ jest gorzej rozpuszczalne niż $ \ ce {AgNO3} $ w tym poście.



To pytanie i odpowiedź zostało automatycznie przetłumaczone z języka angielskiego.Oryginalna treść jest dostępna na stackexchange, za co dziękujemy za licencję cc by-sa 3.0, w ramach której jest rozpowszechniana.
Loading...