Question:
Pourquoi le chlorure d'argent est-il moins soluble que le nitrate d'argent?
ManishEarth
2012-05-16 16:27:59 UTC
view on stackexchange narkive permalink

En relation: Réaction entre le nitrate d'argent et le chlorure d'aluminium

Expérimentalement, $ \ ce {AgCl} $ est insoluble dans l'eau, mais $ \ ce {AgNO3} $ est soluble. Ils sont assez courants dans un laboratoire (enfin, $ \ ce {AgCl} $ est un précipité commun) - donc je pense que la plupart d’entre nous le savent.

Par les règles de Fajan, d'autre part, un anion plus gros $ \ implique $ plus de polarisation / caractère covalent $ \ implique $ moins de solubilité. Mais, $ \ ce {NO3 -} $ est le plus gros anion, mais $ \ ce {AgNO3} $ est plus soluble.

Y a-t-il une raison théorique à cela?

Sept réponses:
#1
+22
Janice DelMar
2012-05-17 10:05:55 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Dans le commentaire de ma réponse précédente, vous avez demandé une raison théorique pour les solubilités, sans tenir compte des données énergétiques. Puisque je sais par des considérations énergétiques que le problème n'est pas la solvatation des anions, je peux présenter une raison basée sur la force de la liaison ionique dans les deux composés. Cette référence (ainsi que d'autres) indique que la liaison dans $ \ ce {AgCl} $ a un caractère covalent inhabituellement élevé qui en fait une liaison plus étroite. L'ion $ \ ce {Ag +} $ et l'ion $ \ ce {Cl -} $ sont proches de la même taille (l'ion argent étant plus petit), ils peuvent donc s'approcher assez étroitement. Dans le nitrate d'argent, l'ion $ \ ce {NO3 -} $ est plus grand et ne permet pas une approche aussi proche que l'ion chlorure, donc la liaison est plus faible, plus facile à rompre et le sel est plus soluble.

#2
+14
cbeleites unhappy with SX
2012-05-16 20:25:02 UTC
view on stackexchange narkive permalink

J'ai bien peur que ce soit plutôt une non-réponse (ou pourquoi est-il si difficile de répondre à cela) ...

  • Presque tous les nitrates sont solubles. Ceci s'explique souvent par la délocalisation exceptionnellement bonne de la charge négative.

  • D'un autre côté, les sels d'argent en général ne sont pas bien solubles (je ne me souviens que du fluorure, du nitrate et du perchlorate comme solubles. Sulfate, carbonate, oxyde, sulfure (bien sûr ), même le cyanure stochiométrique (si je me souviens bien) n'est pas soluble.

  • Donc, dans le cas du nitrate, généralement une bonne solubilité des nitrates semble l'emporter sur la pas si bonne solubilité des sels d'argent.

  • Pour le chlorure, c'est peut-être similaire: le chlorure se situe entre la bonne solubilité de l'AgF et la faible solubilité de l'AgBr. Juste ici, "insoluble" gagne.

  • (Il y a aussi - lié à Fajan je pense - le concept HSAB qui essaie de s'étendre aussi aux sels insolubles durs et durs [par exemple $ \ ce {CaF2} $ ] - Cependant, dans le cas présent, il est à peu près tout aussi inutile que Fajan. Je pense que ces deux concepts fonctionnent mieux dans une rangée de ions similaires, comme les halogénures Ag)

  • Je pense que la difficulté d'expliquer / prédire à partir de t heory peut provenir du fait qu'il y a des effets contraires mais forts à considérer, il est donc difficile de prédire quel sera exactement le résultat (perte de signification: soustraire deux grands nombres presque égaux, vous ne pourrez peut-être même pas être sûr sur le signe du résultat).

 solubilité de la substance / (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 

La solubilité entre les différents halogénures varie de 10 ordres de grandeur entre le fluorure et l'iodure. Cela correspond à un changement de 10 fois dans $ \ Delta_RG ^ 0 $ . Un facteur 10 en énergie est comme la force de liaison covalente par rapport à la liaison H ou comme la transition rotationnelle vs vibrationnelle vs électronique d'une molécule.

  • Jetez un œil à l'article que j'ai lié à partir de l'autre question. Il se concentre en fait sur $ \ ce {AgCl} $ .
Je ne vois pas les exposants dans le tableau de solubilité avec mon appareil.J'ai essayé d'utiliser mathjax et des étincelles bleues sont sorties de l'écran.(OK, en fait cela n'a tout simplement pas fonctionné.) Pouvez-vous modifier votre syntaxe pour que les exposants n'aient pas besoin de caractères spéciaux?
@OscarLanzi: Vous y êtes.
#3
+12
Janice DelMar
2012-05-16 22:11:04 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Pour dissoudre un sel, vous devez briser les ions et les hydrater en solution. Vous pouvez utiliser les enthalpies d'hydratation des ions et l'énergie du réseau cristallin du solide pour prédire quels composés se dissoudront.

J'ai trouvé des données indiquant que l'énergie du réseau cristallin de $ \ ce {AgCl} $ est de -916,3 kJ / mol (expérimental), tandis que l'énergie du réseau de $ \ ce { AgNO_3} $ est de -820 kJ / mol. (Puisque l'énergie du réseau est définie comme l'énergie libérée lorsque les ions se joignent pour former un solide, elle est toujours négative. Inversez le signe de la quantité d'énergie que vous devez mettre pour briser le cristal en ions séparés dans la phase gazeuse. ) À partir de ces données, vous pouvez voir qu'il faut un peu plus d'énergie pour séparer le $ \ ce {Ag +} $ et le $ \ ce {Cl -} $ que les $ \ ce {Ag +} $ et $ \ ce {NO3 -} $ , probablement parce que l'ion chlorure est plus petit et plus fermement retenu. Si l'enthalpie de la valeur d'hydratation est à peu près la même pour les deux cas (je n'ai pas pu trouver de valeurs réelles), cela peut ne pas être suffisant pour surmonter l'énergie supplémentaire nécessaire pour briser les ions.

Ainsi, l'enthalpie d'hydratation et l'énergie du réseau cristallin sont des considérations importantes pour la solubilité.Il y a une discussion assez intéressante sur la façon de penser à la solubilité des sels, et quels facteurs affectent la solubilité en utilisant un cycle Born-Haber, dans cette référence.

A ajouté ce paragraphe à la réponse après l'avoir mis dans les commentaires ci-dessous. Calcul à partir de l'enthalpie des données d'hydratation (-850,7 pour $ \ ce {AgCl} $ et -794,4 pour $ \ ce {AgNO3 } $ dit que $ \ ce {Cl -} $ est l'ion le plus soluble, de -61,3 kJ / mol (depuis la contribution de la solvatation de $ \ ce {Ag +} $ serait le même dans chaque cas). Le nitrate serait l'ion le moins soluble (du point de vue énergétique) en accord avec les règles de Fajan. L'enthalpie de les données d'hydratation ont été obtenues à partir de problèmes dans un livre de chimie.

C'est encore expérimental - vous avez pris les données énergétiques, je cherche une raison théorique ... C'est exactement le contraire de ce que prédisent les règles de Fajan.
Les règles de Fajan parlent de la polarisabilité des ions qui affecterait leur degré de solvatation, mais la solvatation n'est qu'un aspect de la solubilité, l'autre partie dépendant de l'énergie du réseau cristallin. Vous ne pouvez pas regarder la solubilité de l'ion $ \ ce NO_3 ^ - $ isolément, vous devez considérer le composé. Votre question pourrait finir par être "pourquoi les sels de nitrate ont-ils une énergie de réseau plus faible" par opposition à la question de l'énergie d'hydratation. Pour ces deux, la différence d'énergie du réseau est plus grande que la différence d'énergie d'hydratation (calc. -850,7 pour AgCl et -794,4 pour $ \ ce AgNO_3 $.
Désolé, un autre commentaire après réflexion. Le calcul à partir de l'enthalpie des données d'hydratation ci-dessus indique que $ \ ce Cl ^ - $ est l'ion le plus soluble, de -61,3 kJ / mol (puisque la contribution de la solvatation de $ \ ce Ag ^ + $ serait la même dans chaque cas) . Le nitrate serait l'ion le moins soluble (du point de vue énergétique) en accord avec les règles de Fajan.
#4
+3
Thomas Adamson
2012-05-16 23:44:51 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Regardez la structure cristalline de $ \ ce {AgCl} $ vs $ \ ce {AgNO3} $.

Les chlorures forment généralement des cristaux cubiques centrés sur la face tandis que les nitrates forment des cristaux plans trigonaux. Le nitrate est une molécule triangulaire avec une charge positive sur l'azote et une charge (2–) sur les oxygènes.

Dans le FCC, chaque ion interagit avec six ions de charge opposée dans un arrangement octaédrique.

Mais avec un nitrate, les ions nitrate n'interagissent qu'avec 2 ions de charge opposée au-dessus et en dessous des 2/3 de la charge négative sur le point d'oxygène vers l'azote chargé positivement voisin. Cet arrangement est beaucoup plus instable et dans le nitrate d'argent, les ions sont beaucoup plus susceptibles d'être emportés par les interactions ion-dipôle.

Il n'y a pas de "charge" positive sur l'azote, ni de "charge" négative sur l'oxygène. L'ion nitrate est maintenu avec des liaisons covalentes et la charge négative unique est délocalisée sur l'ion. Parlez-vous des nombres d'oxydation? Les liaisons azote-oxygènes seraient polaires avec plus de densité électronique sur les oxygènes, mais la densité électronique serait répartie uniformément sur les 3 oxygènes.
Pouvez-vous m'indiquer une référence pour les nitrates formant des cristaux plans trigonaux? Je ne suis pas familier avec cela. La forme de l'ion nitrate (maintenu par des liaisons covalentes) serait plan trigonal dans la théorie VSEPR. Un article sur la forme de cristaux de nitrate d'argent est décrit ici pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/1966/J1/j19660000123
#5
+2
Ashu
2012-05-16 18:27:10 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Je ne suis pas très sûr de cela. J'étais aussi très curieux de connaître les précipités et c'est similaire à ce que j'avais lu quelque part sur le net (je ne trouve pas le site, je l'ai obtenu sur Wikipedia)

La solubilité se produit sous l'équilibre dynamique signifie que la solubilité résulte des processus simultanés et opposés de dissolution et de jonction de phases (par exemple, précipitation de solides). L'équilibre de solubilité se produit lorsque les deux processus se déroulent à une vitesse constante.

Donc, selon ceci, le processus de jointure de phase est bien plus que dissolution en $ \ ce {AgCl} $ donc il est insoluble dans l'eau, mais dans $ \ ce {AgNO3} $ c'est exactement le contraire.

#6
+2
Abirami
2016-07-31 16:30:16 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Dans $ \ ce {AgCl} $ et $ \ ce {AgNO3} $ le cation est le même, c'est-à-dire l'ion argent; comparez maintenant l'anion. Plus l'anion est plus gros, moins la charge nucléaire effective sur la coquille de valence est moindre. Par conséquent, la déformation de l'anion est plus due au cation. Plus de déformation signifie une nature plus covalente de la liaison. Plus de covalence signifie moins de solubilité.

#7
+1
Amod Bhat
2017-04-14 00:52:43 UTC
view on stackexchange narkive permalink

PRETTY SIMPLE: la liaison entre AgCl est de nature plus covalente et la taille des deux ions est presque similaire en taille et donc insoluble dans l'eau.



Ce Q&R a été automatiquement traduit de la langue anglaise.Le contenu original est disponible sur stackexchange, que nous remercions pour la licence cc by-sa 3.0 sous laquelle il est distribué.
Loading...