Megjegyzések
- Mit tudsz a sav-bázis egyensúlyról? Pontosabban: mi az oldott anion egyensúlyban a szilárd bárium-foszfáttal, és mi történik vele, amikor savat adunk hozzá?
- Üdvözöljük a Chemistry.SE oldalon! Van egy webhely irányelvünk a házi feladatok kérdéseire. Kérjük, szerkessze a kérdését, hogy belefoglalja a problémára tett kísérletet, ahol elakadt, és tudassa velünk, hogy ' hol talál nehézséget, hogy a legjobban segíthessünk.
Válasz
Számos foszfát nem oldódik vízben normál hőmérsékleten és nyomáson, kivéve a nátriumot, káliumot, rubídiumot, céziumot, és ammónium-foszfátok, amelyek mind vízben oldódnak. Általános szabály, hogy a hidrogén- és dihidrogén-foszfátok kissé jobban oldódnak, mint a megfelelő foszfátok ( Wikipedia ). Például a Wikipedia oldhatósági táblázat alapján a $ \ ce {BaHPO4} $ oldhatósága $ \ pu {0,013 g} $ a $ \ pu {100 ml} $ -ban a $ \ pu {20 ^ {\ circ} C} $ , és egy CDC.gov jelentés kimondja, hogy:
A báriumvegyületek vízoldékonysága csökken $ \ mathrm {pH} $ csökkenésével.
Ennek ellenére a stroncium, a bárium és a magnézium foszfátjainak oldhatósági vizsgálatait korábban elvégezték (1. hivatkozás). Az alkáliföldfoszfátok egészét szintén felülvizsgáltuk (2. hivatkozás).
Ennek ellenére nézzük a foszfátok viselkedését a $ \ mathrm {pH értékkel } $ . A foszforsav három $ \ mathrm {p} K_ \ mathrm {a} $ értéke 2,16, 7,21 és 12,32. Így: a vizes foszfát négy formában létezik ( Wikipédia ):
- erősen alapfeltételek, a foszfátion ( $ \ ce {PO4 ^ 3 -} $ ) dominál.
- Gyengén bázikus körülmények között a hidrogén-foszfátion ( $ \ ce {HPO4 ^ 2 -} $ ) elterjedt.
- Gyengén savas körülmények között a dihidrogén-foszfátion ( $ \ ce {H2PO4 -} $ ) a leggyakoribb.
- Erősen savas körülmények között trihidrogén-foszfát ( $ \ ce {H3PO4} $ ) a fő forma.
Amikor híg e $ \ ce {HCl} $ (mondjuk $ \ pu {3 M} $ és ennélfogva $ \ mathrm {pH} \ kb -0,48 $ ) hozzáadódik a szilárd $ \ ce {Ba3 (PO4) 2} $ , vizes hidroniumionokkal a következő reakciók lépnek fel: $$ \ ce {Ba3 (PO4) 2 (s) + nH2O (l) < = > 3Ba ^ 2 + (aq) + 2PO4 ^ 3- (aq)} $$ $$ \ ce {PO4 ^ 3- (aq) + H3O + (aq) – > HPO4 ^ 2- (aq) + H2O (l)} $$ $$ \ ce {HPO4 ^ 2- (aq) + H3O + (aq) – > H2PO4- (aq) + H2O (l)} $$ $$ \ ce {H2PO4- (aq) + H3O + (aq) – > H3PO4 (aq) + H2O (l )} $$
Mivel a savas oldat $ \ mathrm {pH} $ alacsonyabb, mint a $ \ mathrm {p} K_ \ mathrm {a1} $ a $ \ ce {H3PO4} $ sav, $ \ ce {Ba3 (PO4) 2} $ szilárd anyag lassan feloldódik, így $ \ ce {H3PO4 (aq)} $ és $ \ ce {BaCl2 (aq)} $ a megoldásban ( Channel Le Chatelier elve).
Ez a jelenség azonban nem fordul elő a $ \ ce {BaSO4} $ szilárdsággal, mert $ \ mathrm {p} K_ \ mathrm {a1} $ / $ \ ce {H2SO4} $ körülbelül $ – 3 $ , ami jóval alacsonyabb, mint a működő $ \ mathrm {pH} $ . Ezért, mivel $ \ mathrm {p} K_ \ mathrm {a2} = 1,99 $ a $ \ ce {H2SO4} $ , lehetséges a $ \ ce {Ba (HSO4) 2} $ képzése, de állítólag alacsony az oldhatósága is ( $ \ kb \ pu {0.015 g} $ $ \ pu {100 mL} $ vízben $ \ pu {25 ^ {\ circ} C} $ ).
Hivatkozások:
- L. E. Holt, Jr., J. A Pierce, C. N Kajdi, „A stroncium, a bárium és a magnézium foszfátjainak oldhatósága és összefüggése a meszesedés problémájával” > 1954 , 9 (5) , 409–426 ( https://doi.org/10.1016/0095-8522(54) 90029-X ).
- R. W. Mooney, M. A. Aia, „alkáliföldfoszfátok”, Chem. Rev. 1961 , 61 (5) , 433–462 (DOI: 10.1021 / cr60213a001).
Megjegyzések
- Kisebb pont. Van valóban $ \ ce {(NH4) 3PO4} $, vagy az ammónium-foszfátnak savas sónak kell lennie? A normál foszfátionnak " " elég erősnek kell lennie ahhoz, hogy kiszorítsa a $ \ ce {NH3} $ értéket.
- @Oscar Lanzi: Őszintén szólva nem tudtam, hogy mi a $ \ mathrm {p} K_ \ mathrm {a} $ of $ \ ce {(NH4) 3PO4} $. De megtaláltam ezt az információt a $ \ ce {(NH4) H2PO4} $ esetében: A sztöchiometrikus monoammónium-foszfát oldata savas (pH = 4,7 0,1% -os koncentrációnál, 4,2 5% -nál) .