16.19: Прогнозування опадів за допомогою правил розчинності

Last updated
Save as PDF

Page ID: 19200

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

Передбачення погоди - справа складна. Для складання щоденного прогнозу необхідно ретельне вивчення великої кількості даних. Вітрові моделі, історичні дані, барометричний тиск - ці та багато інших даних подаються в комп'ютери, які потім використовують набір правил для прогнозування того, що станеться на основі минулої історії.

Правила розчинності

Деякі комбінації водних реагентів призводять до утворення твердого осаду як продукту. Однак деякі комбінації не дадуть такого виробу. Якщо змішати розчини нітрату натрію і хлориду амонію, ніякої реакції не відбувається. Можна було б написати молекулярне рівняння, що показує реакцію подвійного заміщення, але обидва продукти, хлорид натрію і аміачна селітра, розчинні і залишаться в розчині як іони. Кожен іон є глядацьким іоном, і немає чистого іонного рівняння взагалі.

Корисно вміти передбачати, коли в реакції відбудеться осад. Для цього можна скористатися набором рекомендацій, які називаються правилами розчинності (наведено в табл.\(\PageIndex{1}\)).

Таблиця\(\PageIndex{1}\) *: Правила розчинності іонних сполук у воді*
Розчинна	Сполуки, що містять іони лужних металів\(\left( \ce{Li^+}, \: \ce{Na^+}, \: \ce{K^+}, \: \ce{Rb^+}, \: \ce{Cs^+} \right)\) і іон амонію\(\left( \ce{NH_4^+} \right)\).
Розчинна	Сполуки, що містять нітратний іон\(\left( \ce{NO_3^-} \right)\), ацетат-іон\(\left( \ce{ClO_3^-} \right)\), хлорат-іон та бікарбонатний\(\left( \ce{HCO_3^-} \right)\) іон\(\left( \ce{CH_3COO^-} \right)\)
переважно розчинний	Сполуки, що містять іон хлориду\(\left( \ce{Cl^-} \right)\),\(\left( \ce{Br^-} \right)\) бромід-іон та йодидний іон\(\left( \ce{I^-} \right)\). Винятки становлять срібло\(\left( \ce{Ag^+} \right)\), ртуть (I)\(\left( \ce{Hg_2^{2+}} \right)\) та свинець (II)\(\left( \ce{Pb^{2+}} \right)\).
переважно розчинний	Сполуки, що містять іон сульфату\(\left( \ce{SO_4^{2-}} \right)\). Винятки становлять срібло\(\left( \ce{Ag^+} \right)\), кальцій\(\left( \ce{Ca^{2+}} \right)\), стронцій\(\left( \ce{Sr^{2+}} \right)\), барій\(\left( \ce{Ba^{2+}} \right)\), ртуть (I)\(\left( \ce{Hg_2^{2+}} \right)\) та свинець (II)\(\left( \ce{Pb^{2+}} \right)\).
переважно нерозчинний	Сполуки, що містять карбонатний іон\(\left( \ce{CO_3^{2-}} \right)\),\(\left( \ce{PO_4^{3-}} \right)\) фосфат-іон\(\left( \ce{CrO_4^{2-}} \right)\), іон хромату, сульфідний іон\(\left( \ce{S^{2-}} \right)\) та силікатний іон\(\left( \ce{SiO_3^{2-}} \right)\). Виняток становлять лужні метали і амоній.
переважно нерозчинний	Сполуки, що містять гідроксид-іон\(\left( \ce{OH^-} \right)\). Виняток становлять лужні метали та іон барію\(\left( \ce{Ba^{2+}} \right)\).

Для практики, використовуючи правила розчинності, прогнозуйте, чи буде утворюватися осад при змішуванні розчинів броміду цезію та нітрату свинцю (II).

\[\ce{Cs^+} \left( aq \right) + \ce{Br^-} \left( aq \right) + \ce{Pb^{2+}} \left( aq \right) + 2 \ce{NO_3^-} \left( aq \right) \rightarrow ?\nonumber \]

Потенційними осадами в результаті реакції подвійного заміщення є нітрат цезію і бромід свинцю (II). Згідно з таблицею правил розчинності, нітрат цезію розчинний, оскільки всі сполуки, що містять іон нітрату, а також всі сполуки, що містять іони лужних металів, розчинні. Більшість сполук, що містять іон броміду, розчинні, але свинець (II) є винятком. Тому іони цезію і нітрат є глядацькими іонами, а бромід свинцю (II) - осад. Збалансована чиста іонна реакція:

\[\ce{Pb^{2+}} \left( aq \right) + 2 \ce{Br^-} \left( aq \right) \rightarrow \ce{PbBr_2} \left( s \right)\nonumber \]