I. G. Homchenko, AV Trifonov, BN Razuvaev. "Modern Aquarium și chimie." București, "New Wave".
Pe apă și alți electroliți
O altă proprietate a apei, joacă un rol important în hidrochimia acvariu, - disocierea electrolitică, adică descompunerea moleculelor în particule încărcate numite ioni ... In dezintegrarea unei molecule de apă produși doi ioni; cationi (ioni încărcați pozitiv) de hidrogen și un anion (ion încărcat negativ): hidroxid
H 2 O = H + + OH -
Acest proces este reversibil, adică. E. are loc în ambele direcții înainte și invers. Ca urmare, un proces reversibil, o stare de echilibru. La echilibru, numărul de molecule care se descompun la ionii este egal cu numărul de molecule formate din ionii.
Substanțele disociază în ioni se numesc electroliti. Acestea includ apa. În viitor, vom spune despre alți electroliți.
Este important de remarcat faptul că descompunerea în ioni suferă doar o mică parte de molecule de apă (electrolit este slab, spre deosebire de puternic, în care, practic, toate moleculele disociază în ioni). Este cunoscut faptul că, la o temperatură de 22 o C. 556 Mill., Doar o singură moleculă de apă este disociată. Cu toate acestea, având în vedere dimensiunea mică a moleculelor și ionii pot fi calculate cu ușurință că într-un milimetru cub de apă conține aproximativ 60 miliarde de ioni H + și ioni OH- la fel de mult. -. Acesta este deja un număr impresionant. În acest sens, procesul de disociere a apei este importantă în procesele hidro-chimice.
Se constată că, în apă și în soluții apoase de diferite substanțe, produsul a concentrației ionilor de hidrogen c (H +) (în mol / l) și ioni de hidroxid de concentrație c (OH -) este constantă. Vom nota această valoare KE și numit produs de ioni de apă:
KE = c (H +) • c (OH -) (6)
K Valoarea E depinde de temperatura. La o temperatură de 22 ° C pentru E = 10 - 14. În tranziția de la pur la apos (inclusiv și la apa din acvariu) Valoarea K E este conservată. Atunci când se dizolvă în apă, orice substanță crește concentrația de ioni de hidrogen c (H +), concentrația de ioni de hidroxid c (OH -) este redus la o astfel de valoare încât produsul a rămas constantă. Constantă K E este folosit în diferite calcule legate de proprietățile apei din acvariu. Cu aceste calcule vom învăța în alte secțiuni ale cărții.
Pe lângă apă, există un număr mare de substanțe care aparțin electroliți, t. E. disociind în ioni în soluție apoasă. Prin electrolitii includ acizi (anorganici și organici), baze și săruri. www.adh.ru
Dacă acizii se formează disocierea electrolitică a ionilor de hidrogen și anioni diferiți (anioni), de exemplu:
Acvarist poate avea loc cu săruri duble, cum ar fi alaun de potasiu (aluminiu sulfat de potasiu) KAl (SO 4) 2. disociază pentru a forma cationi două metale:
În cele din urmă, trebuie spus despre alte soiuri de sare. Acest - hidrati cristaline, substanțe de reținere a apei în stare solidă. Mulți cititori sunt probabil familiarizați cu un compus cum ar fi sulfatul de cupru. Aceasta se referă la un hidrat cristalin: CUSO4 • 5 H 2 O (punctul în formulă înseamnă un compus chimic cu apă sărată). Când apa dizolvată este desprins din sulfatul de cupru (II) și este disociat în ioni, ca sare normală:
Atunci când este încălzit, apa cristalina este desprins din ele:
# 8213; încălzire →
substanță albastră
substanță albă
Multe substanțe (nu numai sare, dar unele acide) sunt mai frecvente în formă cristalină. La utilizarea acestor compuși pentru prepararea soluțiilor de multe face o greșeală în calcul, fără a ține cont de apă, care este o compoziție a materiei. Cum de a face în mod corespunzător de calcul, vom arăta de exemplu.
Exemplu. Pentru a prepara soluția necesară 12 g de sulfat de cupru (II) CuSO 4. Se calculează masa cristalină CuSO 4 • 5 H 2 O. dorit, care poate înlocui sulfatul de cupru (II).
Decizie. Ne așteptăm la o masă molară de sulfat de cupru (II):
Molar m ACCA este: M (CUSO4) = 160 g / mol. Pentru CuSO cristalin 4 • 5 H 2 O (kr) obținem:
În consecință, masa molară a cristalelor de hidrat va fi egal cu: dl (kr) = 250 g / mol.
Masa cristalină necesară poate fi calculată folosind raportul:
Astfel, pentru prepararea soluției în loc de 12 g de CUSO4 trebuie să ia 18,75 g CuSO 4 • 5 H 2 O. În acest caz, este necesar să se considere că apa ca solvent trebuie să dureze mai puțin de 18,75 g - 12 g = 6,75 oraș
Prin utilizarea diferiților electroliți ca aditivi în apa de acvariu (ca la fabricarea soluțiilor terapeutice, îngrășăminte și alte soluții) necesare pentru a cunoaște solubilitatea substanțelor în apă. Solubilitatea poate fi determinată prin directoare, iar în cazurile cele mai simple, este convenabil să se utilizeze solubilitatea sării de masă în apă și bază (tab. 4).
Analizând tabelul. 4, ar trebui să acorde o atenție la substanța, care se află în fața simbolului „n“ (practic insolubilă). Nu ar trebui să se înțeleagă că aceste substanțe nu se dizolvă în apă. Să considerăm, de exemplu, sulfatul de plumb PbSO 4. aparținând grupului de compuși greu solubili. De fapt, dacă luați soluții suficient de concentrate de săruri foarte solubile ale Pb (NO 3) 2 și Na 2 SO 4 și vor fuziona împreună, precipitatul format, care constă din sulfat de plumb:
Cu toate acestea, o mică parte din PbSO 4 rămâne în soluție: 100 ml de apă se dizolvă 4,55 mg din această sare - suficient pentru a avea o influență semnificativă asupra locuitorilor din acvariu si procesele hidrochimici ale acestora.
Tabelul 4 Solubilitatea săruri și baze în apă
Notă: p - substanța solubilă (în 100 g de apă mai mare de 1 g substanță) m - substanță solubilă redusă (100 g de apă dizolvată de la 0,1 g până la 1 g de substanță) n - materia practic insolubilă (se dizolvă 100 g de apă mai puțin de 0,1 g de substanță). Simbolul „-“ înseamnă că substanța nu există sau este descompus de apă.
Dizolvarea o foarte mică măsură, substanțe greu solubili (și „practic insolubile“) formează o soluție saturată rapid și aproape complet disociază în ioni. Pentru a caracteriza solubilitatea acestor substanțe se utilizează cantitatea numită produs de solubilitate (OL). care este un produs concentrații de ioni (în mol / l) într-o soluție saturată de această sare. De exemplu, clorura de plumb pentru C12 F b (F b = F C12 b 2+ + 2CI ~~) Solubilitatea produsului este scris ca:
OL (P b Cl2) = c (P b 2+. Us) • c (Cl ~~. Ne)
unde c și c (Cl ~~ noi.) (P b 2+ sat.) - concentrația ionilor în mol / l soluție P saturată b Cl2.
Se pare că, la această temperatură produsul de solubilitate al electrolitului greu solubil este constantă. Valori număr OL de substanțe, respectiv condițiile de temperatură rezervor (20-25 ° C), sunt prezentate în tabelul. 5.
Tabelul 5: Produsul de solubilitatea și solubilitatea sărurilor și baze în apă
Solubilitate în mg per 100g de apă
Hidroxizi, cupru (II)
Cupru sulfurat (II)
hidroxid de fier (II)
hidroxid de fier (III)
sulfură de fier (II)
Utilizarea produsului de solubilitate a unei astfel de întrebare este rezolvată, deoarece posibilitatea de agățare, de exemplu, în cazul în care în soluție pentru a crea o concentrație de ioni de P b 2+ și Cl ~ astfel încât va satisface condiția c (P b 2+. Noi.) • c (Cl ~, sat.)> PR (P b Cl2), atunci R b Cl2 sare va precipita. În cazul în care c (P b 2+. Noi.) • C (Cl ~, noi.,) <ПР(Р b Cl2 ), то осадок соли выпадать не будет.
Luați în considerare un alt exemplu de practica acvariu. Pentru o creștere bună a anumitor plante acvatice trebuie să fie create în apa de acvariu concentrația de ioni de fier de 0,2 mg / l, ceea ce corespunde unei concentrații de ion molar 3,57 • 10 ~ 7 mol / l. Cum se utilizează compusul de fier a acestui: sulfat de fier (II) FeSO 4 sau sulfat de fier (III) Fe 2 (SO 4) 3. Aici este necesar să se ia în considerare posibilitatea formării în hidroxid soluție foarte diluată de Fe (OH) 2 și Fe (OH) s și pierderea lor în precipitatul.
În apă, așa cum am observat, următorul raport (produs ionic al apei):
c (H +) • c (ON ~) = 10 ~ 14.
în care, disociere a apei ecuația H 2 O = H + + ON ~ rezultă că c (H +) = c (ON ~). Obține c (ON ~) = (10 ~ 14) 1/2 = 10 ~ 7 mol / L - este concentrația de ioni de hidroxid în apă.
Acum, să presupunem că avem o apă FeSO 4 într-o astfel de cantitate încât concentrația ionilor Fe 2+ a fost egal 3,57 • 10 ~ 7 mol / l (care este necesară pentru fertilizarea plantelor). Găsiți produsul:
c (Fe 2+) • [c (OH ~)] 2 = 3,57 • 10 ~ 6 • (10 ~ 7) 2 = 3,57 • 10 ~ 20 <ПР [ Fe (ОН)2 ],
prin urmare, nu va precipita hidroxidul. Dacă în loc de FeSO 4 utilizare sulfat de fier (III) Fe 2 (SO 4) 3. atunci Fe (OH) 3, obținem:
c (Fe 2+) • [c (OH ~)] 3 = 3,57 • 10 ~ 6 • (10 ~ 7) 3 = 3,57 • 10 ~ 27> PR [Fe (OH) 3]
t. e. va precipita hidroxidul de Fe (OH) 3. și concentrația necesară a ionilor de fier nu se poate ajunge în soluție. Astfel, pe baza noțiunilor de produs de solubilitate, am fost capabili de a încheia ce fel de sare de fier este mai bine utilizate pentru plantele acvatice de îngrășăminte.