Диаграмма преобладания

A диаграмма преобладания предназначена для отображения условий концентрации и pH, при которых химический вид имеет наибольшее концентрация в растворах, в которых существует несколько кислотно-основных равновесий. Линии на диаграмме преобладания показывают, где у соседних видов одинаковая концентрация. По обе стороны от такой линии преобладает один или другой вид, т. Е. Имеет более высокую концентрацию по сравнению с другими видами.

Чтобы проиллюстрировать диаграмму преобладания, часть диаграммы преобладания для хромата показана справа. pCr означает минус логарифм концентрации хрома, а pH означает минус логарифм концентрации иона водорода. Имеются два независимых состояния равновесия, при этом константы равновесия определены следующим образом.

(1)

(2)

Третья константа равновесия может быть получена из K 1 и K D.

(3)

Виды H 2 CrO 4 и HCr. 2O. 7образуются только при очень низком pH, поэтому они не отображаются на этой диаграмме. Опубликованные значения log K 1 и log K D равны 5,89 и 2,05 соответственно. Используя эти значения и условия равенства, концентрации трех компонентов, хромата CrO. 4, водородхромата HCrO. 4и дихромата Cr. 2O. 7можно рассчитать для различных значений pH с помощью выражений равновесия. Концентрация хрома рассчитывается как сумма концентраций видов по содержанию хрома.

$[Cr]\; =\; [CrO\; 4\; 2\; -]\; +\; [HCrO\; 4\; -]\; +\; 2\; [Cr\; 2\; O\; 7\; 2\; -];\; п\; Cr\; =\; -\; журнал\; 10\; \; [Cr]\; \{\backslash \; displaystyle\; [\{\backslash \; ce\; \{Cr\}\}]\; =\; [\{\backslash \; ce\; \{CrO4\; ^\; 2\; -\}\}]\; +\; [\{\backslash \; ce\; \{HCrO4\; ^\; -\}\}]\; +\; 2\; [\; \{\backslash \; ce\; \{Cr2O7\; ^\; 2\; -\}\}];\; \backslash \; qquad\; p\; \{\backslash \; ce\; \{Cr\}\}\; =\; -\; \backslash \; log\; \_\; \{10\}\; \{\backslash \; ce\; \{[Cr]\}\}\}\}$

Все три вида имеют одинаковые концентрации до 1 / K D при pH = pK 1, для которого [Cr] = 4 / K D. В этой точке встречаются три линии на этой диаграмме.

Зеленая линия

Хромат и водородный хромат имеют равные концентрации. Установка [CrO. 4] равной [HCrO. 4] в ур. 1, [H] = 1 / K 1 или pH = log K 1. Это соотношение не зависит от pCr, поэтому на диаграмме преобладания необходимо провести вертикальную линию.

Красная линия

Хромат водорода и дихромат имеют равные концентрации. Установка [HCrO. 4] равной [Cr. 2O. 7] в уравнении. 2, [HCrO. 4] = 1 / K D ; из уравнения. 1, тогда [CrO. 4] = 1 / K 1KD[H].

Синяя линия

Хромат и дихромат имеют равные концентрации. Установка [CrO. 4] равным [Cr. 2O. 7] в уравнении. 3дает [CrO. 4] = 1 / β 2 [H].

Диаграмма преобладания интерпретируется следующим образом. Хромат-ион является преобладающим веществом в области справа от зеленой и синей линий. При pH выше ~ 6,75 это всегда преобладающий вид. При pH < 5.89 (pH < pK1) ион хромата водорода преобладает в разбавленном растворе, но ион дихромата преобладает в более концентрированных растворах.

Диаграммы преобладания могут стать очень сложными, когда многие полимерные частицы могут быть образованы, например, с ванадатом, молибдатом и вольфраматом. Еще одна сложность заключается в том, что многие из высших полимеров образуются чрезвычайно медленно, так что равновесие может не достигаться даже за месяцы, что приводит к возможным ошибкам в константах равновесия и диаграмме преобладания.