Дано:
- Концентрации этилендиаминтетраацетатных комплексов железа Fe(II) и Fe(III) равны.
Найти:
- Отношение концентраций свободных ионов Fe2+ и Fe3+ в растворе.
Решение:
1. Обозначим концентрацию этилендиаминтетраацетатных комплексов железа Fe2+ и Fe3+ как C.
2. Для комплексов с этилендиаминтетрауксусной кислотой (EDTA), реакция комплексообразования можно записать как:
Fe2+ + EDTA4- → [Fe(EDTA)]2-
Fe3+ + EDTA4- → [Fe(EDTA)]^-
3. Поскольку концентрации комплексов Fe2+ и Fe3+ равны, обозначим их как [Fe(EDTA)]2- и [Fe(EDTA)]^- соответственно, и равны C.
4. Константы комплексообразования (К):
- K1 (Fe2+) = [Fe(EDTA)]2- / ([Fe2+][EDTA4-])
- K2 (Fe3+) = [Fe(EDTA)]^- / ([Fe3+][EDTA4-])
5. Предположим, что концентрация свободных ионов Fe2+ и Fe3+ обозначим как [Fe2+] и [Fe3+], а концентрация EDTA4- постоянна.
6. Из уравнений выше следует:
[Fe(EDTA)]2- = K1[Fe2+][EDTA4-]
[Fe(EDTA)]^- = K2[Fe3+][EDTA4-]
Поскольку [Fe(EDTA)]2- = [Fe(EDTA)]^-, то:
K1[Fe2+][EDTA4-] = K2[Fe3+][EDTA4-]
7. Сократим [EDTA4-]:
K1[Fe2+] = K2[Fe3+]
8. Отношение концентраций свободных ионов:
[Fe2+] / [Fe3+] = K2 / K1
Обычно K2 (Fe3+) значительно больше, чем K1 (Fe2+), что означает, что концентрация Fe2+ будет меньше, чем Fe3+.
Ответ:
- Отношение концентраций свободных ионов Fe2+ и Fe3+ в растворе равно K2 / K1, где K1 и K2 - константы комплексообразования для Fe2+ и Fe3+ соответственно.