CuX3^2- 착이온 형성 평형

CuX3^2- 착이온 형성 평형

 

 

10.0 M NaX 용액 50.0 mL와 2.0×10^-3 M CuNO3 용액 50.0 mL를 혼합하면,

Cu^+와 X^-는 다음과 같이 착이온을 형성한다.

Cu^+(aq) + X^-(aq) ⇌ CuX(aq) ... K1 = 1.0×10^2

CuX(aq) + X^-(aq) ⇌ CuX2^-(aq) ... K2 = 1.0×10^4

CuX2^-(aq) + X^-(aq) ⇌ CuX3^2-(aq) ... K3 = 1.0×10^3

 

전체 반응식은 다음과 같다.

Cu^+(aq) + 3X^-(aq) ⇌ CuX3^2-(aq) ... K = 1.0×10^9

 

평형에서 CuX3^2-, CuX2^-, Cu^+의 농도를 계산하여라.

 

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[가정 1]

착이온 형성 반응은 평형상수가 큰 값이므로,

평형반응(⇌)이라기보다는 거의 정반응만 일어나는(→) 반응이라고 간주한다.

따라서 (한계)반응물은 모두 착이온이 된다고 가정한다.

 

[가정 2]

가용성염은 물에서 거의 100% 이온화된다고 가정한다.

따라서 [NaX] = [X^-], [CuNO3] = [Cu^+]

 

[가정 3]

NaX 농도가 CuNO3 농도보다 매우 크므로,

반응 전/후, X- 농도는 일정하다고 가정한다.

 

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가정 2로부터 혼합 후(반응 전) 초기 반응물의 농도는

[Cu^+] = (2.0×10^-3 mol/L) × 0.050 L = 0.0001 mol

0.0001 mol / 0.100 L = 0.001 M Cu^+

 

[X^-] = (10.0 mol/L) × 0.050 L = 0.5 mol

0.5 mol / 0.100 L = 5 M X^-

 

가정 1, 3으로부터 전체 반응식에서 각 이온의 농도는

[CuX3^2-] = 0.001 M

[X^-] = 5 M

 

이 값을 평형상수 식에 대입하여, 평형에서 [Cu^+]를 구하면,

K = [CuX3^2-] / [Cu^+][X^-]^3 = 1.0×10^9

[Cu^+] = (0.001) / ((5^3)(1.0×10^9)) = 8.0×10^–15 M

 

K3 평형상수 식에 알고 있는 값들을 대입하면,

K3 = [CuX3^2-] / [CuX2^-][X^-] = 1.0×10^3

[CuX2^-] = (0.001) / ((5)(1.0×10^3)) = 2.0×10^–7 M

 

정리하면,

[CuX3^2-] = 0.001 M

[CuX2^-] = 2.0×10^–7 M

[Cu^+] = 8.0×10^–15 M