Осадки хлорида, бромида и иодида серебра.

только найти вещество, которое снизит концентрацию в растворе хотя бы одно­го из её ионов.

Эти рассуждения можно проиллю­стрировать эффектной цепочкой пре­вращений, в которых участвуют ионы серебра. Выпишем значения ПР типич­ных нерастворимых соединений сере­бра и рассчитаем по ним концентрации ионов серебра в водном растворе над осадком:

Уже первое вещество — Ag₂CO₃ в воде практически не растворяется. Но если добавить к бесцветному раствору над желтоватым осадком Ag₂CO₃ не­сколько капель раствора хромата калия К₂СrО₄ и перемешать смесь, осадок Ag₂CO₃ немедленно исчезнет и появит­ся тёмно-красный осадок Ag₂CrO₄. Про­изошло это потому, что ионы Ag⁺, нахо­дящиеся над осадком Ag₂CO₃, начали быстро связываться хромат-ионами в менее растворимое соединение. На смену им из осадка стали поступать но­вые ионы серебра, которые тут же «пе­рехватывались» хромат-ионами. В кон­це концов все ионы серебра, входившие в состав карбоната, вошли в состав но­вого осадка — хромата серебра.

Аналогично хромат серебра легко превратить в менее растворимый тём­но-коричневый оксид серебра Ag₂O, за­тем — в ещё менее растворимый белый осадок AgCl. Если теперь к AgCl доба­вить немного раствора аммиака, осадок моментально растворится: ионы Ag⁺ свяжутся с молекулами аммиака в прочный комплекс состава [Ag(NH₃)₂]⁺.

Однако в растворе ещё остаётся небольшое количество свободных ио­нов серебра, поэтому при добавлении бромида калия аммиачный комплекс начинает распадаться, выделяя новые

и новые порции ионов Ag⁺, которые немедленно переходят в осадок AgBr. Чтобы он растворился, выбирают комплексообразователь посильнее. Им служит, например, тиосульфат натрия Na₂S₂O₃, анионы которого в растворе образуют более прочный, чем аммиак, комплекс состава [Ag(S₂O₃)₂]^3-. Имен­но поэтому тиосульфат натрия ис­пользуют в фотографии для растворе­ния бромида серебра.

В присутствии тиосульфата в рас­творе осталось ещё меньше свободных ионов серебра, но их концентрация достаточна, чтобы при добавлении иодида калия достичь величины ПР для AgI; эта соль и выпадет в осадок жёлто­го цвета. Настала очередь иодида. Рас­творить его ещё труднее, чем бро­мид, — уж очень мала концентрация Ag⁺ в растворе над осадком. Но если к осадку добавить раствор сульфида нат­рия, он сразу почернеет: это образовал­ся Ag₂S — наименее растворимая соль серебра.

Серебро из сульфида можно пере­вести в раствор с помощью азотной кислоты: 3Ag₂S + 8HNO₃=6AgNO₃+2NO+3S+4Н₂О. Круг замкнулся: серебро снова находится в виде хоро­шо растворимой соли — нитрата. Итак, путешествие ионов серебра из осадка в раствор и обратно закончилось. Вот карта его маршрута:

KNO₃, NH₄NO₃ и некоторых других — охлаждается. Охлаждение может быть таким сильным, что стакан, в котором готовят раствор, покрывается снаружи росой или даже примерзает к мокрой подставке.

НЕ ТОЛЬКО В ВОДЕ

Растворы могут быть не только водны­ми. Удивительными свойствами обла­дают, например, растворы различных веществ в жидком аммиаке. Так, хими­ческие реакции с участием солей в жидком аммиаке часто протекают со­всем иначе, нежели в воде, прежде все­го потому, что растворимость одних и тех же веществ в воде и в жидком аммиаке может очень сильно разли­чаться. Существенно меняются в жид­ком аммиаке и кислотно-основные свойства веществ. В результате в этом растворителе легко протекают такие реакции, которые немыслимы для вод­ных растворов, например: Ba(NO₃)₂+2AgCl=BaCl₂+2AgNO₃;

2NH₃+6K+6KNO₃=6KOH¯+N₂­+6KNO₂+3H₂­; 2K+2CO=K₂C₂O₂.

Последнее соединение содержит тройную ацети­леновую связь и имеет строение

K⁺O^-—CºC—O^-K⁺.

Очень необычны растворы ще­лочных металлов в жидком аммиаке. Они имеют красивый синий цвет и хорошо проводят ток. Растворы с концентрацией более 3 моль/л ино­гда называют жидкими металлами: они обладают отчётливым металличе­ским блеском с золотисто-бронзовым отливом. Концентрированный раст­вор лития в жидком аммиаке — самая лёгкая при обычных условиях жид­кость, её плотность при 20 °С равна всего 0,48 г/см³.

Если смешать два расплавленных металла, то получившуюся жидкость тоже следует считать раствором. Как и для водных растворов, введение второго компонента понижает тем­пературу плавления «растворителя». Это явление применяется в произ­водстве легкоплавких припоев (мате­риалов, нужных для паяния). Самый известный из них — сплав третник, содержащий 2/3 олова и 1/3 свинца.

«ШУБА» ДЛЯ ИОНОВ

Исследование тепловых эффектов при разбавлении серной кис­лоты дало поразительные результаты. Оказалось, чем сильнее раз­бавляется серная кислота, тем больше теплоты выделяется. Да­же когда на 1 моль H₂SO₄ приходится 500 тыс. молей воды, гидратация ионов Н⁺ и SO^2-₄ ещё не заканчивается полностью. Де­ло в том, что вокруг каждого иона образуется многослойная сфе­ра из огромного числа молекул воды — химики образно называ­ют такой слой «гидратной шубой» иона. Молекулы первого слоя сильно притягиваются к центральному иону, молекулы второго слоя притягиваются к молекулам первого слоя, но уже слабее, и т. д. Эта «шуба», которую ионы постоянно «таскают за собой» по раствору, не позволяет им перемещаться так же свободно, как молекулам газа. Именно наличием «шубы», а ещё сильным вза­имным притяжением катионов и анионов в концентрированных растворах объясня­ются трудности при количественном опи­сании электропроводности, степени диссо­циации и других свойств растворов.

Чистое олово плавится при 232 °С, свинец — при 327 °С, а третник — при 177 °С. Сплав 80 % калия и 20% натрия плавится при 10 °С и приме­няется в качестве теплоносителя в атомных реакторах. Сплав ртути с таллием (8,5% Т1), замерзающий при температуре ниже -60 °С, прекрасно подходит для низкотемпературных термометров.

Однако так бывает далеко не всег­да. Если разница атомных радиусов двух металлов невелика (меньше 15 %), а температуры плавления этих металлов различаются не более чем на 27 %, то при затвердевании жид­кого сплава образуется так называе­мый твёрдый раствор, в котором атомы двух металлов, как и в жидко­сти, равномерно «перемешаны». Тем­пература плавления твёрдого рас­твора — промежуточная между двумя металлами и зависит от их соотно­шения. Электропроводность твёрдо­го раствора двух металлов обычно бывает меньше, а твёрдость — боль­ше, чем у каждого из компонентов в отдельности. Это используется, на­пример, при изготовлении монет (твёрдые растворы меди с никелем и цинком), ювелирных изделий (твёр­дые растворы золота с серебром, ме­дью, палладием, платиной).