Диаграмма растворимости двух солей с одноименным ионом и образованием кристаллогидрата одной из солей

Рассмотрим случай, в котором кристаллизация соли АХ сопровождается связыванием определенного количества кристаллизационной воды с образованием кристаллогидрата состава АХ·nН₂О. На треугольной диаграмме растворимости солей АХ и AY составу такого кристаллогидрата отвечает точка K, лежащая на стороне треугольника между вершинами АХ и Н₂О.

Рис. 36. Диаграммы растворимости двух солей с одноименным ионом и образованием кристаллогидрата одной из солей в треугольнике Гиббса (а) и прямоугольных координатах (б).

Поскольку при кристаллизации 1 моль соли АХ связывается в кристаллогидрат п молей воды, равновесное сосуществование трех фаз: раствора, кристаллов АХ·nН₂О и кристаллов AY, возможно лишь при составах, включающих необходимый минимум воды, не участвующей в образовании кристаллогидрата. Эти составы отвечают незаштрихованной части треугольника, расположенной слева от соединительной линии между точками AY и K. Заштрихованная часть диаграммы (область V) отвечает трем твердым фазам: кристаллам АХ, AY и АХ·nН₂О. Точка K отвечает такому содержанию соли АХ на 1000 г воды, когда вся вода израсходована на образование кристаллогидрата.

Поле I отвечает ненасыщенным растворам солей АХ и AY, а линии, ограничивающие эту область, - насыщенным растворам этих солей. Поле II представлено двумя фазами: кристаллами AY и равновесными с ними насыщенными растворами состава S_AY-E, а поле IV соответствует насыщенным растворам состава S_K-E и равновесным с ними кристаллам АХ nН₂О. В поле III в равновесии с насыщенным раствором состава Е находятся кристаллы АХ·nН₂О и AY.

Диаграмма растворимости двух солей с одноименным ионом и образованием кристаллогидрата двойной соли

Если в виде кристаллогидрата выделяется химическое соединение, то составу кристаллогидрата отвечает точка (L), лежащая внутри треугольника.

Рис. 37. Диаграмма растворимости двух солей с одноименным ионом, с образованием кристаллогидрата одной из солей и кристаллогидрата двойной соли в треугольнике Гиббса (а) и прямоугольных координатах (б).

Поля диаграммы VII и VIII отвечают полностью закристаллизовавшимся системам: в поле VII в находятся 3 кристаллические фазы: AX, K и L; в поле VIII – AX, L и AY. Сторонам треугольников VII и VIII соответствуют двухфазные кристаллические системы. Например, на сторонах треугольника VII расположены двухфазные системы AX + L (граница с полем VIII), AX + K (основание треугольника) и K + L (граница с полем VI).

Двухфазные системы, содержащие жидкую фазу, расположены в поле II (кристаллы AY и раствор состава S_AY-E₁, насыщенный относительно AY), поле IV (кристаллы L и раствор состава E₁-E₂, насыщенный относительно кристаллогидрата двойной соли L) и в поле V (кристаллы вещества K – кристаллогидрата соли AX и раствор состава E₂-K, насыщенный относительно K). Трехфазные системы с присутствием жидкой фазы находятся в поле III (кристаллы AY, кристаллы L и раствор состава E₁, насыщенный по обоим веществам) и поле VI (кристаллы K и L и раствор состава Е₂, насыщенных по обоим кристаллогидратам).

Скорость химических реакций. Электрохимия

Химическая кинетика

Формальная кинетика

Скоростью химической реакции называется скорость изменения количества участвующих в ней веществ в единицу времени.

Величина скорости реакции имеет знак «+» для продуктов реакции и «–» для исходных веществ.

Для гипотетической реакции

aA + bB = eE

или в общем случае

– количество вещества компонента реакции; t – время протекания процесса, – стехиометрический коэффициент; для исходных веществ , для продуктов реакции - .

Для реакций, протекающих в объеме V:

, моль∙л−1∙с−1,

Для гетерогенных реакций, протекающих на поверхности S:

, моль∙м−2∙с−1

Таким образом, по скорости изменения концентрации только одного из реагирующих веществ можно определить скорость изменения концентрации остальных реагентов.

Элементарная стадия процесса – наиболее простая составная часть реакции. Состоит из отдельных актов химического превращения. Все элементарные стадии являются обратимыми, могут протекать параллельно и последовательно. В ходе элементарных стадий образуются как промежуточные вещества, так и продукты реакции.

Элементарные стадии реакции проходят через образование промежуточного или активированного комплекса.

Активированный комплекс – такое состояние системы, в котором еще сохраняются старые химические связи и одновременно идет образование новых связей. Это уже не исходное вещество, но еще и не продукт реакции. Образованию активированного комплекса соответствует энергетически насыщенное состояние системы (энергетический максимум). Такое состояние термодинамически не устойчиво.

В элементарной стадии процесса может участвовать одна или несколько частиц. Число частиц, участвующих в элементарной стадии реакции называется молекулярностью реакции. Если в элементарной стадии участвует 1 частица – мономолекулярная реакция; 2 частицы – бимолекулярная реакция; 3 частицы – тримолекулярная реакция (вероятность такого события крайне мала). Молекулярность реакции можно оценить по значениям стехиометрических коэффициентов, если конечно известно уравнение реакции.

Для примера представим, что следующие процессы являются элементарными реакциями:

, тогда молекулярность реакции – 2.

 молекулярность реакции – 1.

Совокупность элементарных стадий является механизмом реакции. Если точный механизм установить невозможно, то говорят о наиболее вероятном механизме процесса.