Гидратация катионов и анионов. Теплота растворения


Я что-то совсем нечего не понимаю, кто-нибудь мог бы объяснить что тут происходит и как такое решать?

3 лайка

Теплота гидратации — это энергия, которая выделятся в реакции (z — заряд иона):

\ce{M^\textit{z}_{(g)} + m H2O_{(l)} -> M^\textit{z}_{(aq)} * m H2O_{(aq)}}

В задаче даны значения теплот гидратации ионов, но они не соотнесены, то есть теплота гидратации алюминия не факт, что равна 532 кДж/моль и так далее.

В пункте а) надо использовать свои знания — понимание трендов в периодической таблице — и расставить ионы (названия) по возрастанию их теплот гидратации (теоретически). После этого, если все сделано верно, ряд (532, \ 1617, \ 2518, \ 4713) будет соответствовать значениям теплот гидратации для катионов в ряду, который составил ты. То же самое проделать для анионов.

В пункте б) тебе надо посмотреть на данные, которые ты получил в пункте а) и предположить значения теплот гидратации для ионов натрия и магния. Если пункт а) был решен верно, то у тебя будут значения теплот гидратации для ионов бериллия и кальция. Они находятся в одной группе, и между ними стоит магний в периодической таблице. Ну, наверное, можно будет сказать, что теплота гидратации для иона магния находится где-то между (посередине) этими двумя теплотами. К этому моменту у тебя есть предположения о том, как должна меняться теплота гидратации вниз по группе. Эти предположения ты можешь применять и к группе, в которой находятся литий и натрий. Значение теплоты для первого иона ты знаешь, значит можешь предположить значение для второго.

В пункте в) надо совместить и посчитать общую теплоту двух реакций: формирование ионов из твердого соединения (кристаллической решетки), а потом их гидратация. Общая теплота просто будет суммой.

\begin{gathered} \ce{LiF_{(s)} -> Li+_{(g)} + F-_{(g)}} \\ \ce{Li+_{(g)} + F-_{(g)} -> Li+_{(aq)} * \textit{m}_1 H2O_{(aq)} + F-_{(aq)} * \textit{m}_2 H2O_{(aq)}} \end{gathered}

Следующие слова не нужны для решения, они были написаны по ошибке, которая описана после “ED”. Но насчет этого пункта я не совсем уверен, потому что энергия кристаллической решетки — это энергия, которая выделяется при формировании кристаллической решетки из ионов соединения в газовой фазе, а в гидратации мы брали ионы в растворе. Но других вариантов я не вижу.

ED: Когда писал этот ответ, я думал, что гидратация это такая реакция (обратите внимание на фазы):
\ce{A_{(aq)} + m H2O_{(l)} -> A_{(aq)}*mH2O_{(aq)}}.

Оказалось, что, по определению, гидратация это такая реакция:

\ce{A_{(g)} + m H2O_{(l)} -> A_{(aq)}*mH2O_{(aq)}},

то есть ничего странного в этой задаче нет.

6 лайков

О, я как-то частенько встречал, что энергия кристаллической решетки аналогична работе (в плане того, что в некоторых источниках, работа совершаемая системой - положительная, а в других источниках, наоборот, отрицательная). Другими словами, в задачах видать стоит ориентироваться только по значениям. Если в этой задаче энергия кристаллической решетки положительная, то в принципе логично, что под этим подразумевается энергия, которую необходимо передать кристаллу, чтобы он разложился на ионы в газовой фазе

Если прям дотошно расписать реакции, теплоты которых нам известны, то мы получим следующее :

M^{n+}_{(g)} +mH_{2}O\rightarrow M^{n+}_{(aq)} \cdot mH_{2}O
A^{n-}_{(g)} +kH_{2}O \rightarrow A^{n-}_{(aq)} \cdot kH_{2}O
MA_{(s)} \rightarrow M^{n+}_{(g)} +A^{n-}_{(g)}

Задача в свою очередь, требует от нас найти теплоту реакции :

MA_{(s)} +(k+m)H_{2}O\rightarrow M^{n+}_{(aq)} \cdot mH_{2}O + A^{n-}_{(aq)} \cdot kH_{2}O

И если так посмотреть, то вроде бы логично просто суммировать теплоты известных нам реакций

7 лайков

Я посмотрел в интернете кое-что. Исправил свой ответ.

Вроде, по смыслу то же, что и написал я.

1 лайк

как-то будто натянуто.

Вопрос просто в том как ее определять. Как теплоту образования или энтальпию образования? Или теплоту разрушения? Или энтальпию разрушения?

Но да, надо догадываться по условию, потому что любая энергия кристаллической решетки имеет либо один знак, либо другой. Кажется все таки чаще пишут положительный – так более интуитивно

здравствуйте. я здесь кое-чего не понимаю. о каком ряду вы говорите? в алфавитном порядке? или ряд в соответствии с таблицей растворимости?

задание просит сопоставить значения теплот гидратации с катионами. Вот когда вы их сопоставите, получите ряд

1 лайк

Здрасьте, можете сказать как возрастает теплота гидратаций металлов(у меня нету знаний в этом)? Пытался найти в инете, но не понял. Есть ли какая-та закономерность в возрастание гидратаций металлов, если да то как, и у каких металлов их больше ?

При гидратации, ион взаимодействует с молекулами воды в растворе. Чем сильнее эти взаимодействия, тем больше теплота гидратации. А взаимодействия будут сильнее с увеличением заряда иона и уменьшением радиуса иона. При этом влияние заряда больше, потому что изменение из заряда +1 в +2 это увеличение заряда в два раза, когда как радиус изменяется не настолько сильно.

Теплоты гидратации катионов по возрастанию: литий, кальций, бериллий, алюминий.
Теплоты гидратации анионов по возрастанию: нитрат, фторид, сульфат.

Пара страниц, на которых можно просто посидеть, поглядеть на числа и закономерности:

  1. Теплоты гидратации ионов
  2. Радиусы ионов (если зайти на главную страницу, то там еще куча данных по элементам)
1 лайк

спасибо, большое !