Точный расчет рН гидролиза солей металлов с учетом содеинений, присутствующих в растворе и в виде осадков Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

Р. А. Юсупов, С. А. Бахтеев

ТОЧНЫЙ РАСЧЕТ рН ГИДРОЛИЗА СОЛЕЙ МЕТАЛЛОВ С УЧЕТОМ СОДЕИНЕНИЙ,

ПРИСУТСТВУЮЩИХ В РАСТВОРЕ И В ВИДЕ ОСАДКОВ

Ключевые слова: гидролиз, осадки, синтез оксидов и гидроксидов металлов.

Предложен алгоритм точного расчета рН гидролиза солей металлов с учетом соединений, присутствующих в растворе и в виде осадков и создан программный продукт для расчета рН раствора.

Key words: hydrolysis, sediments, synthesize of oxides and hydroxides of metals.

It has been made algorithm and program product for precision calculation of pH of salts with using compounds in solution and in sediments.

Введение

В предыдущей работе нами предложен алгоритм приближенного расчета рН раствора в присутствии солей металлов и комплексообразующих агентов [1]. Основой этого алгоритма является учет всех соединений подвергающихся гидролизу, а также других соединений находящихся в растворе и виде осадков. Кроме того, в этой работе предполагается, что доля соединений подвергающихся гидролизу незначительна по сравнению с общей концентрацией соединений. Тогда можно рассчитать рН раствора вычислив сумму концентраций ионов водорода по приближенным формулам за счет отдельных независимых процессов гидролиза соединений. В результате рассчитанное таким образом рН раствора оказывается заниженным. Часто приближенная оценка рН раствора за счет гидролиза бывает достаточным для синтеза целевых соединений [2] или при очистке растворов, однако для расчета констант равновесий или оценке состава соединений присутствующих в растворе необходимы точные методы расчета [3, 4].

Теория

Точный расчет рН гидролиза растворенных солей с учетом присутствия комплексообразующих агентов:

1. Задание исходных концентраций солей металлов и комплексообразующих агентов и значений констант равновесий, причем базисными считаются константы тех соединений, которые образуют более устойчивые соединения.

2. Оценка рН гидролиза независимых процессов по приближенным формулам и расчет рН раствора как результат простой суммы концентраций ионов водорода за счет этих процессов.

3. Составление уравнения материального баланса (МБ), включающего все соединения и реагенты со значимыми мольными долями в системе, а также соединения и реагенты с малыми мольными долями в системе, но определяющие условия насыщенности раствора по какому-либо осадку.

4. По оцененному значению рН раствора по пункту 2 производится расчет равновесной концентрации ионов гидроксила и концентрации реагентов, зависящих от рН раствора.

5. Далее производится расчет концентрации соединений и реагентов в системе, после чего производится расчет уточненного значения рН раствора за счет соединений подвергающихся гидролизу.

6. Для расчетов с достаточной точностью необходимо определить нужное число итераций.

Точный расчет значения рН гидролиза необходим для оценки констант устойчивости и констант растворимости соединений. Особенно точный расчет рН гидролиза актуален при высоких исходных концентрациях иона металла, т. к. уже в данном случае на рН гидролиза будут оказывать существенное влияние присутствие полиядерных, гетероядер-ных, поливалентных соединений. Точный расчет рН гидролиза уже на начальном этапе позволяет судить об образовавшихся соединениях и тем самым несет необходимую информацию для расчета параметров реакционных растворов используемых в технологических целях.

На основе представленного в работе алгоритма создан программный продукт для обработки экспериментальных данных, планирования эксперимента и синтеза соединений.

Работа выполнена при финансовой поддержке Федерального агентства по науке и инновациям, государственный контракт 2010 г. №02.552.11.7070.

Литература

1. Юсупов, Р.А. Расчет рН гидролиза солей металлов с учетом соединений, присутствующих в растворе и в виде осадков / Р. А. Юсупов, С. А. Бахтеев. // Вестник Казанского гос. технол. ун-та. - 2010. - №3. - С. 353 - 355.

2. Юсупов, Р.А. Синтез металлосульфидных имплантантов в водных растворах / Юсупов Р. А., Михайлов О. В. // Химия и компьютерное моделирование. Бутлеровские сообщения. - 2004. -Т.5. - №2. - С.22-43.

3. Юсупов, Р. А. Обмен ионов металлов при контакте тонких поликристалических пленок и нанокристаллов сульфидов металлов с водными растворами ионов металлов и лигандов. / Юсупов Р.А., Умарова Н.Н., Абзалов Р.Ф., Гафаров М.Р. // Бутлеровские сообщения. - 2007. - Т.12. №4. -С.40-52.

4. Гумеров, Т.Ю. Расчет состаква и констант равновесий гетероядерных комплексов в системе “А1(111) - Сг(Ш) - Н20 - ОН- - СГ, 8042"” по данным потенциометрического титрования. / Т.Ю.Гумеров [и др.] // Бутлеровские сообщения. 2005. - Т.7. - №4. - С.57-62.

© Р. А. Юсупов - д-р хим. наук, проф. каф. аналитической химии, сертификации и менеджмента качества КГТУ, [email protected]; С. А. Бахтеев - асп. той же кафедры.