Domanda:
Reazione tra nitrato d'argento e cloruro di alluminio
Mattias
2012-05-14 20:32:43 UTC
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Ho cercato su Google cosa produrrà $ \ ce {AgNO3 + AlCl3} $ e ho scoperto quanto segue:

$ \ ce {3AgNO3 + AlCl3 -> Al (NO3) 3 + 3AgCl} $

Perché? So che $ \ ce {Ag} $ è più in alto nella serie di reattività rispetto a $ \ ce {Al} $ ma questo non ha senso per me in questo problema. È perché $ \ ce {Cl} $ è solo uno quando $ \ ce {NO3} $ è multiplo?

Tre risposte:
#1
+9
CHM
2012-05-14 23:49:39 UTC
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Il principio di Le Châtelier afferma solo che un sistema precedentemente in equilibrio vorrà rimanere in equilibrio - cioè, se lo perturbiamo, proverà a tornare all'equilibrio. Questo sistema inizialmente non è in equilibrio e quindi non abbiamo bisogno del suo principio.

Penso che la reazione proceda perché la formazione di AgCl (s) sub> è entalpicamente favorito. La coesione molecolare (entalpia) è maggiore in AgCl che in AgNO 3 , favorendone la formazione. Come lo so? Bene, sembra che l'AgCl sia meno ionico dell'AgNO 3 poiché è insolubile in acqua.

Questa reazione è un tipo di reazione di metatesi. Può essere chiamata reazione di doppio spostamento o reazione di metatesi del sale , a seconda di chi stai parlando.


MODIFICA

Le altre risposte fanno un errore, credo. Entrambi suggeriscono che il prodotto di solubilità di AgCl è importante per determinare il perché avviene la reazione. La mia opinione è che l'argomento, come presentato , sia circolare, nel modo seguente:

Il prodotto di solubilità di AgCl in acqua è molto basso, quindi osserviamo la formazione di un precipitato.

vs

AgCl è insolubile in acqua, quindi il suo prodotto di solubilità è basso.

È facile vedere che il fatto che AgCl sia insolubile in acqua implica che abbia un basso K sp in acqua. Se qualcuno può prevedere e quantificare il prodotto di solubilità di AgCl in acqua da principi primi , allora questa è un'altra storia, ma le spiegazioni offerte si basano solo sull'osservazione (esperimento) per quantificare il K sp .

Il mio argomento scende nella scala. Se puoi rispondere al motivo per cui AgCl è insolubile in acqua, puoi sicuramente prevedere che Ag + e Cl - ioni da fonti diverse (cioè in soluzioni diverse) messe in contatto formeranno spontaneamente un precipitato.

Ora forse stai pensando che anche questo argomento sia circolare, ma non lo è.

Abbiamo accesso all'esperimento, il che ci informa chiaramente che AgCl è insolubile in acqua. Possiamo tranquillamente presumere (ma potremmo sbagliarci!) Che il legame AgCl è meno ionico del legame AgNO 3 , poiché praticamente non si dissocia / ha un K sp basso in acqua . Un legame con un carattere covalente maggiore è più stabile, poiché gli elettroni sono condivisi e non trasferiti.

Forse la struttura cristallina di AgCl lo rende particolarmente stabile alla solubilizzazione da H 2 O. Penso solo che sia ovvio che l'entalpia di formazione di AgCl sia favorevole, poiché deve contrastare una sfavorevole perdita di entropia nella formazione di un reticolo cristallino ordinato.


Come puoi vedere, non posso fornirti una risposta completa , richiederebbe molto tempo (per me) e dovrei eseguire molti molti calcoli. Spero davvero che qualcuno possa chiarire il perché . Forse puoi fare la tua ricerca dalle risposte fornite qui e tornare con una risposta più "elaborata".

Oggi ho parlato con la mia insegnante e lei lo ha detto esattamente come ha fatto @CHM. AgCl (s) è preferito perché ha un modo più covalente di NO 3
#2
+7
cbeleites unhappy with SX
2012-05-15 03:12:33 UTC
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Ag è più in alto nella serie Reactivity rispetto ad Al, ma questo non ha senso per me in questo problema

  • in effetti questo è nessun problema redox, gli stati di ossidazione non cambiano.

  • invece è un equilibrio di transizione di fase $$ \ ce {Ag + + Cl- < = > AgCl v} $$

Quando hai contrassegnato questa domanda come compito a casa:

  • Modifica la domanda e inserisci i numeri di ossidazione per confermare che non è una reazione redox.

  • Cerca la costante di solubilità di AgCl. Insieme alla concentrazione iniziale totale di $ \ ce {Ag +} $ e $ \ ce {Cl -} $, puoi quindi calcolare le concentrazioni di equilibrio.

  • Vedrai che la precipitazione sposta la reazione verso l'equilibrio (a meno che le concentrazioni nella soluzione acquosa non siano estremamente basse).

Qui ci sono due esperimenti che puoi fare per verificare che sia davvero un equilibrio dinamico (sebbene molto sul lato del precipitato) $$ \ ce {Ag + _ (aq) + Cl (aq) - < = >> AgCl_ (s)} $$

  1. Se si disturba l'equilibrio rimuovendo $ \ ce {Ag +} $ o $ \ ce {Cl -} $, l'AgCl si dissolverà di nuovo.
    Ecco alcune idee:

    • Complesso (maschera) $ \ ce {Ag +} $, ad es. di $ \ ce {NH3} $ o $ \ ce {CN -} $
      l'hai mai fatto? In caso contrario, dovresti davvero provare. È davvero veloce.
    • ridurre $ \ ce {Ag +} $
    • ossidare Cl-, in modo che $ \ ce {Cl2 ^} $ venga rimosso dal sistema.
      ( potresti anche rimuovere l'AgCl, ma non è pratico, poiché non saresti mai sicuro di osservare la formazione di più precipitati o se non hai rimosso tutto l'AgCl)
  2. Crescita dei cristalli in soluzioni sature. Potrebbe essere necessario aspettare un po 'per questo, però ...


F'x ci ha indicato un documento Paradigmi e paradossi: Solubilità di AgCl in acqua. Poiché si trova dietro un paywall, cercherò di riassumere alcuni punti.

Prima di tutto, è in realtà una specie di domanda da fare in ritardo:

È ben stabilito nella letteratura pedagogica che AgCl è insolubile in acqua mentre NaCl e KCl sono solubili [... ] Ciò che di solito non viene detto, tuttavia, è il motivo per cui AgCl è molto meno solubile di NaCl o KCl.

Ecco alcuni punti interessanti per la domanda:

  • Liebman conclude dai dati termodinamici (e contrariamente alle aspettative di HSAB) che $ \ ce {Ag +} $ è migliore risolto di $ \ ce {Na +} $ o $ \ ce {K +} $

  • Energia del reticolo per AgCl ($ \ ce {Ag _ {(g)} ^ + + Cl _ {(g)} ^ - -> AgCl _ {(s)}} $) è più negativo rispetto a NaCl e KCl.

  • L'articolo stima che l'entalpia di $ \ ce {AgCl _ {(g)} -> AgCl _ {(s)} } $ è paragonabile a quello dei cloruri alcalini.

  • Liebman ne conclude che il cristallo AgCl non è niente di speciale ma è piuttosto simile a NaCl e KCl

  • Quindi il Il punto che è diverso è che la formazione di AgCl biatomico è molto più favorevole della formazione di NaCl o KCl biatomico.

Le mie conclusioni personali: È davvero una domanda. Mi atterrò all'esperimento con proprietà misurabili come le costanti di equilibrio. ;-)

Cioè, l'insolubilità di AgCl non è una sorpresa per me: dopotutto, sono abituato al fatto da anni. E data l'insolubilità di AgBr e AgI, ritengo insolubile anche se AgF è solubile (dopotutto $ \ ce {F -} $ è solitamente diverso dagli altri 3). Ma trovo la situazione particolare lontana da qualsiasi tipo di ragionamento da manuale che dovrebbe introdurre concetti chimici generali agli studenti. A meno che il messaggio non sia che la realtà è complicata ... (il che OTOH consente la bellezza della realtà e la rende interessante). $% Modifica $

@cbeleites: La seconda parte della tua risposta funzionerebbe anche qui, potresti provare a rispondere: http://chemistry.stackexchange.com/questions/410/why-is-ceagcl-less-soluble-than-ceagno3
#3
+5
ManishEarth
2012-05-14 20:48:20 UTC
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Per analizzare tali situazioni, devi prima renderti conto che quasi tutto è presente come ioni. Ad esempio, se hai preso la reazione $ \ ce {NaCl + KBr->NaBr + KCl} $, la "direzione" in cui va non ha alcun significato reale poiché $ \ ce {Na +} $, $ \ ce {Cl -} $ , $ \ ce {K +} $, $ \ ce {Br -} $ sono presenti come ioni. Non c'è alcuna reazione effettiva in corso qui, solo una miscela di ioni.

In questo caso, abbiamo qualcosa di leggermente diverso. $ \ ce {AgCl} $ precipita qui:

$$ \ ce {3AgNO3 _ {(aq)} + AlCl3 _ {(aq)} -> Al (NO3) 3 _ {(aq)} + 3AgCl v } $$

Simile al caso $ \ ce {NaCl} $ sopra, $ \ ce {NO3 -} $ e $ \ ce {Al ^ {3 +}} $ sono presenti come ioni su entrambi lati - quindi niente di cui preoccuparsi lì. Possiamo rimuoverli senza problemi dall'equazione. Questo riduce la reazione a:

$$ \ ce {3Ag + + 3Cl- -> 3AgCl v} $$

Ora, abbiamo ridotto la domanda a "perché $ \ ce {AgCl} $ precipitate? ". Il modo più semplice per decidere è guardare alla stabilità termodinamica: il cloruro d'argento solido è più stabile. Possiamo provarlo sperimentalmente, o usare entalpie standard.

Le reazioni procedono nella direzione di una maggiore stabilità, quindi la reazione di cui sopra va avanti.


Naturalmente, io "presumeva" che $ \ ce {AgCl} $ precipitasse all'inizio - questo era così che non avrei dovuto complicare le cose. Tuttavia, possiamo, in modo simile, provare sperimentalmente che gli altri si trovano in forma ionizzata e generalmente non precipitano. Ci sono alcuni buoni argomenti per cui $ \ ce {AgCl} $ è meno solubile di $ \ ce {AgNO3} $ in questo post.



Questa domanda e risposta è stata tradotta automaticamente dalla lingua inglese. Il contenuto originale è disponibile su stackexchange, che ringraziamo per la licenza cc by-sa 3.0 con cui è distribuito.
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