Равновесие в растворах комплексных соединений

Пример 1. Через 0,1М раствор комплексной соли состава [Zn(NH₃)₄]Cl₂ пропущен сероводород до начальной концентрации сульфид-ионов 10^-10 моль/л. Определите, будет ли разрушаться комплексный ион и образуется ли осадок сульфида цинка.

Решение. Комплексная соль диссоциирует в водном растворе по двум ступеням: нацело по первой ступени

[Zn(NH₃)₄]Cl₂ → [Zn(NH₃)₄]²⁺ + 2Cl^-

и частично по второй ступени

[Zn(NH₃)₄]²⁺↔Zn²⁺+4NH₃,

K_нест=

Табличное знаение константы нестойкости К_нест([Zn(NH₃)₄]²⁺)=2,0·10^-9.

Рассчитаем концентрацию ионов цинка в этом растворе. Если обозначить ее через х моль/л, то концентрация аммиака в соответствии с уравнением диссоциации по второй ступени будет равна 4х моль/л, а концентрация недиссоциированных комплексных ионов – (0,1-х)≈0,1 моль/л. Подставляем численные значения величин в выражение для константы нестойкости и решаем его относительно х:

2,0·10^-9=

2,0·10^-9·0,1=256х⁵

х= =3,79·10^-3 моль/л

Согласно правилу произведения растворимости, осадок образуется в том случае, если произведение концентраций ионов превшает произведение растворимости данной соли:

[Zn²⁺]·[S^2-]>ПР(ZnS).

Рассчитаем произведение концентраций ионов в растворе и сравним его с табличным значением ПР(ПР(ZnS)=1,6·10^-24)

ПК=[Zn²⁺]·[S^2-]=3,79·10^-3·1·10^-10=3,79·10^-13.

Так как произведение концентраций ионов больше произведения растворимости, то осадок образуется и комплекс [Zn(NH₃)₄]²⁺ разрушается.

Ответ: осадок образуется.

Пример 2. Сколько миллиграммов AgBr растворится, если встряхивать его с 10 мл 4М раствора тиосульфата натрия?

Решение. Растворение бромида серебра происходит в результате двух процессов: процесса диссоциации бромида серебра

AgBr↔Ag⁺+Br^-,

и процесса комплексообразования

Ag⁺+S₂O₃^2-↔[AgS₂O₃]^-

Оба эти процесса можно записать суммарно:

AgBr+ S₂O₃^2-↔^-[AgS₂O₃]^-+ Br^-,

Этот процесс—связывание ионов серебра в комплексе—и приводит к растворению осадка. Его можно количественно описать константой равновесия:

К_р=[[ AgS₂O₃]^-]·[ Br^-]/[ S₂O₃^2-], т.к. [AgBr]=const.

Для решения задачи необходимы табличные значения констант:

ПР(AgBr)=5,3·10^-13,

К_нест([AgS₂O₃]^-)=[Ag⁺]·[ S₂O₃^2-]/[[AgS₂O₃]^-]=1.51·10^-9

Концентрацию бромид-ионов можно определить из произведения растворимости бромида серебра:

[Br^-]= ПР(AgBr)/ [Ag⁺].

Поэтому выражение для константы равновесия принимает вид:

К_р=[[ AgS₂O₃]^-]·[ Br^-]/[ S₂O₃^2-]= ПР(AgBr)·^-[[AgS₂O₃]^-]/ [Ag⁺]·[ S₂O₃^2-]=

ПР (AgBr)/ К_нест([AgS₂O₃]^-).

Обозначим концентрацию ионов Br^-, перешедших в раствор, через х,тогда концентрация ионов S₂O₃^2- будет равна (4-х). Подставим эти значения в выражение для К_р:

ПР (AgBr)/ К_нест([AgS₂O₃]^-)=х²/(4-х);

5,3·10^-13/1,51·10^-9=х²/(4-х);

3,51·10^-4·(4-х)=х².

Отсюда х=3,73·10^-29(моль/л).

Следовотельно, растворимость бромида серебра в 4М растворе тиосульфата натрия равна 3,73·10^-2 моль/л. Выразим растворимость в граммах: