Diagram převahy - Predominance diagram

A diagram převahy má ukázat podmínky koncentrace a pH, kde a chemické druhy má nejvyšší koncentraci v roztocích, ve kterých je více acidobazická rovnováhy.^[1] Čáry na diagramu převahy označují, kde mají sousední druhy stejnou koncentraci. Každá strana takové linie převažuje u jednoho druhu nebo u druhého druhu, tj. Má vyšší koncentraci ve srovnání s ostatními druhy.

Diagram převahy chromanu

Pro ilustraci diagramu převahy je vpravo část části pro chromát. pCr znamená minus logaritmus koncentrace chrómu a pH znamená minus logaritmus vodíkový ion koncentrace. Existují dvě nezávislé rovnováhy, s rovnovážné konstanty definováno následovně.

${ displaystyle overbrace {{ ce {CrO4 ^ 2-}}} ^ {chromát} + { ce {H + <=> HCrO4 ^ -}}; qquad { mathit {K}} _ {1} = { frac {[{ ce {HCrO4 ^ -}}]}} {{ ce {[CrO4 ^ {2 ! -}] [H +]}}}}}$

(1)

${ displaystyle { ce {2HCrO4 ^ - <=>}} podprsenka {{ ce {Cr2O7 ^ 2-}}} _ {dichromát} + { ce {H2O}}; qquad { mathit {K }} _ {D} = { frac {[{ ce {Cr2O7 ^ 2 -}}]}} [[{ ce {HCrO4 ^ -}}] ^ {2}}}}$

(2)

Ze třetí rovnovážné konstanty lze odvodit K.₁ a K._D.

${ displaystyle { ce {{2H +} + 2CrO4 ^ {2 ! -} <=> {Cr_ {2} O7 ^ {2 ! -}} + H2O}}; qquad beta _ {2} = { frac {[{ ce {Cr2O7 ^ {2} -}}]} {[{ ce {H +}}] ^ {2} [{ ce {CrO4 ^ {2} -}}] ^ {2 }}}; qquad beta _ {2} = K_ {1} ^ {2} K _ { ce {D}}}$

(3)

Druh H₂CrO₄ a HCr
₂Ó⁻
₇ se tvoří pouze při velmi nízkém pH, takže se na tomto diagramu neobjevují. Publikované hodnoty pro protokol K.₁ a přihlaste se K._D jsou 5,89 a 2,05.^[2] Pomocí těchto hodnot a podmínek rovnosti jsou koncentrace těchto tří druhů chromanu CrO²⁻
₄, hydrogenuhličitan HCrO⁻
₄ a dichroman Cr
₂Ó²⁻
₇ lze vypočítat pro různé hodnoty pH pomocí rovnovážných výrazů. Koncentrace chrómu se vypočítá jako součet koncentrací druhu ve smyslu obsahu chrómu.

${ displaystyle [{ ce {Cr}}] = [{ ce {CrO4 ^ 2 -}}] + [{ ce {HCrO4 ^ -}}] + 2 [{ ce {Cr2O7 ^ 2-}} ]; qquad p { ce {Cr}} = - log _ {10} { ce {[Cr]}}}$

Všechny tři druhy mají stejnou koncentraci 1/K._D při pH = pK.₁, pro které [Cr] = 4/K._D.^[3] V tomto bodě se setkávají tři řádky na tomto diagramu.

Zelená čára

Chromany a hydrogenchromany mají stejnou koncentraci. Nastavení [CrO²⁻
₄] rovná [HCrO⁻
₄] v ekv. 1, [H⁺] = 1/K.₁nebo pH = log K.₁. Tento vztah je nezávislý na pCr, takže vyžaduje, aby byla na diagramu převládání nakreslena svislá čára.

červená čára

Chromovodík a dichroman mají stejnou koncentraci. Nastavení [HCrO⁻
₄] rovná [Cr
₂Ó²⁻
₇] v ekv. 2, [HCrO⁻
₄] = 1/K._D; z rovnice 1, pak, [CrO²⁻
₄] = 1/K.₁K._D[H⁺].

Modrá čára

Chroman a dichroman mají stejnou koncentraci. Nastavení [CrO²⁻
₄] rovná [Cr
₂Ó²⁻
₇] v ekv. 3 dává [CrO²⁻
₄] = 1/β₂[H⁺]².

Diagram převahy je interpretován následovně. Chromanový iont je převládajícím druhem v oblasti napravo od zelené a modré čáry. Nad pH ~ 6,75 je to vždy převládající druh. Při pH <5,89 (pH K.₁) ve zředěném roztoku převládá iont chromanovodíku, ale ve více koncentrovaných roztocích převládá iont dichromanu.

Diagramy převahy se mohou stát velmi komplikovanými, když lze vytvořit mnoho polymerních druhů, jako například u zmizet,^[4] molybdenan^[1] a wolfstate.^[1] Další komplikací je, že mnoho z vyšších polymerů se tvoří extrémně pomalu, takže rovnováhy nemusí být dosaženo ani za měsíce, což vede k možným chybám v rovnovážných konstantách a diagramu převahy.

Reference