題:
為什麼氯化銀比硝酸銀難溶?
ManishEarth
2012-05-16 16:27:59 UTC
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相關:硝酸銀與氯化鋁之間的反應

根據實驗,$ \ ce {AgCl} $不溶於水,但$ \ ce {AgNO3} $是可溶的。它們在實驗室中很常見(嗯,$ \ ce {AgCl} $是常見沉澱物),所以我認為我們大多數人都知道這一點。

根據 Fajan的規則 a另一方面,陰離子越大,極化/共價字符越多,溶解度越小。但是,$ \ ce {NO3-} $是較大的陰離子,而$ \ ce {AgNO3} $更可溶。

是否有任何理論上的原因?

七 答案:
Janice DelMar
2012-05-17 10:05:55 UTC
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在對我之前的回答的評論中,您提出了溶解度的理論原因,而不考慮能源數據。因為我從能量的角度知道問題不是陰離子的溶劑化,所以我可以提出基於兩種化合物中離子鍵強度的原因。 此參考文獻(以及其他參考文獻)指出,$ \ ce {AgCl} $中的鍵具有非同尋常的高共價特徵,使其鍵合更緊密。 $ \ ce {Ag +} $離子和$ \ ce {Cl-} $離子接近相同的尺寸(銀離子更小),因此它們可以彼此非常接近。在硝酸銀中,$ ce {NO3-} $離子較大,不允許與氯離子接近,因此鍵較弱,更易斷裂,鹽更易溶。

cbeleites unhappy with SX
2012-05-16 20:25:02 UTC
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恐怕這是一個無法解決的問題(或者為什麼這麼難回答)...

  • 幾乎所有的硝酸鹽都是可溶的。這通常可以通過負電荷異常良好的離域來解釋。

  • 另一方面,銀鹽通常不易溶解(我記得只有氟化物,硝酸鹽和高氯酸鹽可溶解。硫酸鹽,碳酸鹽,氧化物,硫化物(當然),甚至化學計量的氰化物(如果我沒記錯的話)也不可溶。

  • 因此,在硝酸鹽的情況下,通常硝酸鹽的良好溶解性似乎會勝過通常的硝酸鹽。銀鹽的溶解度不是很好。

  • 對於氯化物,可能是相似的:氯化物介於AgF的良好溶解度和AgBr的低溶解度之間。 “不溶”勝出。

  • (還有與Fajan相關的我認為- HSAB概念,該概念也試圖擴展到堅硬的不溶鹽[例如 $ \ ce {CaF2} $ span>]-但是,對於這種情況,它與Fajan一樣無濟於事,我認為這兩個概念在類似的離子,例如銀鹵化物)

  • 可能來自以下事實:需要考慮相反但有強烈影響的事實,因此很難預測結果的確切含義(重要性喪失:將兩個幾乎相等的大數相減,您甚至無法確定關於結果的符號)。

物質溶解度/(mol / l)AgF 1.4⋅10¹= 1.4e1AgNO3 1-5⋅10⁰= 1e0-5e0AgCl 5⋅10⁻⁴= 5e-4AgBr 7⋅ 10⁻⁷= 5e-7AgI 9⋅10⁻⁹= 9e-9Ag2S 1.7⋅10⁻¹⁷= 1.7e-17 
在不同的滷化物之間的溶解度在氟化物和碘化物之間變化了10個數量級。這對應於 $ \ Delta_RG ^ 0 $ span>中的10倍變化。能量的因子10類似於分子的鍵合強度與H鍵的共價鍵或分子的旋轉與振動,電子躍遷。
  • 看看我從另一個問題鏈接的論文。實際上,它專注於 $ \ ce {AgCl} $ span>。
我的設備在溶解度表中看不到指數。嘗試使用mathjax,藍色的火花從屏幕上飛出。(好的,實際上只是行不通。)您可以修改語法,以便指數不需要特殊字符嗎?
@OscarLanzi:您好。
Janice DelMar
2012-05-16 22:11:04 UTC
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為了溶解鹽,您必須將離子分解並將其水合在溶液中。您可以使用離子的水合焓和固體的晶格能量來預測將溶解的化合物。

我發現了 $ \ ce {AgCl} $ span>為-916.3 kJ / mol (實驗),而 $ \ ce { AgNO_3} $ span>為-820 kJ / mol。 (由於晶格能量被定義為離子結合形成固體時釋放的能量,因此它始終是負的。請反轉符號以表示需要投入的能量數量,以將晶體在氣相中分解成獨立的離子。 )從這些數據中可以看出,分解 $ \ ce {Ag +} $ span>和 $ \ ce {Cl-} $ span>離子比 $ \ ce {Ag +} $ span>和 $ \ ce {NO3-} $ span>離子,大概是因為氯離子更小且更牢固。如果這兩種情況的水合焓值大致相同(我找不到實際值),則可能不足以克服分解離子所需的額外能量。

因此,水合焓和晶格能量都是溶解度的重要考慮因素。關於如何考慮鹽的溶解度以及使用Born-Haber循環影響溶解度的因素有很多討論,在此參考書中。

首先在下面的評論中添加此段落,然後將其添加到答案中。 根據水化數據的焓值進行計算(對於 $ \ ce {AgCl} $ span>為-850.7,對於 $ \ ce {AgNO3 } $ span>表示 $ \ ce {Cl −} $ span>是更易溶的離子,達-61.3 kJ / mol(因為 $ \ ce {Ag +} $ span>都是相同的。硝酸鹽將是溶解度較低的離子(出於能量考慮),符合Fajan的規則。水化數據是從一本化學書中的問題中獲得的。

它仍然是實驗性的-您已經獲取了能量數據。我正在尋找理論上的原因。這與Fajan的規則所預測的恰恰相反。
Fajan的規則討論的是離子的極化性,這將影響它們的溶劑化程度,但是溶劑化只是溶解性的一個方面,而另一部分則取決於晶格能量。您無法單獨查看$ \ ce NO_3 ^-$離子的溶解度,必須考慮該化合物。您的問題可能最終是“為什麼硝酸鹽具有較低的晶格能”而不是觀察水合能。對於這兩個,晶格能量的差異大於水合能量的差異(對於AgCl,計算值為-850.7;對於AgNO_3 $,計算值為-794。4。
抱歉,想一想再發表評論。根據上面的水合焓數據計算得出,$ \ ce Cl ^-$比-61.3 kJ / mol更易溶(因為在每種情況下,$ \ ce Ag ^ + $的溶劑化作用是相同的) 。硝酸鹽將是溶解度較低的離子(出於能源方面的考慮),符合Fajan的規則。
Thomas Adamson
2012-05-16 23:44:51 UTC
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看看$ \ ce {AgCl} $與$ \ ce {AgNO3} $的晶體結構。

氯化物通常形成面心立方晶體,而硝酸鹽通常形成三角形平面晶體。硝酸鹽是一個三角形分子,在氮原子上帶有正電荷,在氧原子上帶有(2-)電荷。但是,使用硝酸鹽時,硝酸鹽離子僅與2個相對電荷相反的離子相互作用,這些離子在氧的2/3負電荷之上和之下都指向相鄰的帶正電的氮。這種安排更加不穩定,在硝酸銀中,離子-偶極子的相互作用更容易將離子甩掉。

氮上沒有正“電荷”,氧上沒有負“電荷”。硝酸根離子與共價鍵結合在一起,單個負電荷在離子上離域。您在說氧化數嗎?氮-氧鍵是極性的,在氧上具有更高的電子密度,但是電子密度將均勻分佈在3個氧上。
您能指出硝酸鹽形成三角平面晶體的參考嗎?我對此不熟悉。在VSEPR理論中,硝酸根離子(與共價鍵保持在一起)的形狀為三角平面。此處描述了有關硝酸銀晶體形狀的論文pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/1966/J1/j19660000123
Ashu
2012-05-16 18:27:10 UTC
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我對此不太確定。我對沉澱物也很好奇,這類似於我在網上某處讀到的(找不到站點,從Wikipedia獲得)

溶解度在動態平衡下發生, “溶解度”是指溶解和相連接(例如,固體沉澱)同時發生和相對發生的過程。當兩個過程以恆定速率進行時,會發生溶解度平衡。

因此,據此,階段加入的過程遠遠超過了在$ \ ce {AgCl} $中的溶解雖然不溶於水,但在\ ce {AgNO3} $中卻恰恰相反。

Abirami
2016-07-31 16:30:16 UTC
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在$ \ ce {AgCl} $和$ \ ce {AgNO3} $中,陽離子是相同的,即銀離子;現在比較陰離子。陰離子越大,表示化合價殼上的有效核電荷越少。因此,由於陽離子引起的陰離子變形更多。變形越大意味著鍵的共價性越強。共價性越高意味著溶解度越低。

Amod Bhat
2017-04-14 00:52:43 UTC
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非常簡單:AgCl之間的鍵合在本質上更共價,並且兩個離子的大小幾乎相似,因此不溶於水。



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