Образовался осадок хлорида серебра — AgCl.
Почему:
- Реакция (ионное уравнение): $\mathrm{A}{\mathrm{g}}^{+}+\mathrm{C}{\mathrm{l}}^{-}\to \mathrm{AgCl}(\mathrm{s})$. Барий и нитрат остаются в растворе: $\mathrm{B}{\mathrm{a}}^{2+}+2N{\mathrm{O}}_3^{-}\text{— растворимая соль}\mathrm{Ba}(\mathrm{N}{\mathrm{O}}_3{)}_2$.
Какие равновесия и критерий осаждения:
- Растворимость AgCl описывается равновесием $\mathrm{AgCl}(\mathrm{s})\rightleftharpoons \mathrm{A}{\mathrm{g}}^{+}+\mathrm{C}{\mathrm{l}}^{-}$ и произведением растворимости
$$K_{sp}(\mathrm{AgCl})=[\mathrm{A}{\mathrm{g}}^{+}][\mathrm{C}{\mathrm{l}}^{-}]\approx 1.8\times 10^{-10}.$$ - Осадок формируется, если фактическое произведение концентраций превышает $K_{sp}$: $[\mathrm{A}{\mathrm{g}}^{+}][\mathrm{C}{\mathrm{l}}^{-}]>K_{sp}$.
- Пороговая (критическая) концентрация хлора при заданном $[\mathrm{A}{\mathrm{g}}^{+}]$:
$$[\mathrm{C}{\mathrm{l}}^{-}{]}_{crit}=\frac{K_{sp}}{[\mathrm{A}{\mathrm{g}}^{+}]}.$$ Пример: при $[\mathrm{A}{\mathrm{g}}^{+}]=1\times 10^{-3}\mathrm{M}$ получаем $[\mathrm{C}{\mathrm{l}}^{-}{]}_{crit}\approx 1.8\times 10^{-7}\mathrm{M}$ — легко превышается при смешивании солей, поэтому AgCl осаждается.
Влияющие факторы:
- Общее правило «общего иона»: увеличение $[\mathrm{C}{\mathrm{l}}^{-}]$ или $[\mathrm{A}{\mathrm{g}}^{+}]$ усиливает осаждение; разбавление уменьшает.
- Активности (не только концентрации): при высокой ионной силе действующие концентрации уменьшаются (коэффициенты активности $\gamma$), и порог осаждения меняется; для точных расчётов используют уравнения Дебая—Хюккеля.
- Наличие других анионов/катионов: если был, например, сульфат, мог бы выпасть $\mathrm{BaS}{\mathrm{O}}_4$ (у него своё $K_{sp}$), но при смешении нитрата бария и нитрата серебра осадок — именно AgCl.
Влияние комплексообразующих агентов:
- Комплексообразователи связывают свободные ионы Ag${}^{+}$, уменьшая $[\mathrm{A}{\mathrm{g}}^{+}]$ и поэтому растворяя AgCl, если снижение достаточное.
- Примеры:
- Аммиак: $\mathrm{A}{\mathrm{g}}^{+}+2N{\mathrm{H}}_3\rightleftharpoons \mathrm{Ag}(\mathrm{N}{\mathrm{H}}_3{)}_2^{+}$, ${\beta }_2\approx 1.7\times 10^7$. При большой $[\mathrm{N}{\mathrm{H}}_3]$ свободное $[\mathrm{A}{\mathrm{g}}^{+}]$ падает примерно как
$$[\mathrm{A}{\mathrm{g}}^{+}{]}_{free}\approx \frac{[\mathrm{Ag}{]}_{tot}}{1+{\beta }_2[\mathrm{N}{\mathrm{H}}_3{]}^2},$$ и если $[\mathrm{A}{\mathrm{g}}^{+}{]}_{free}\cdot [\mathrm{C}{\mathrm{l}}^{-}]<K_{sp}$, осадок растворится.
- Тиосульфат: $\mathrm{AgCl}+2{\mathrm{S}}_2{\mathrm{O}}_3^{2-}\to [\mathrm{Ag}({\mathrm{S}}_2{\mathrm{O}}_3{)}_2{]}^{3-}+\mathrm{C}{\mathrm{l}}^{-}$ — эффективное растворение (используется в фотообработке).
- Цианид: $\mathrm{Ag}(\mathrm{CN}{)}_2^{-}$ очень стабильный комплекс (опасен, токсичен).
- Если комплекс слабый или его концентрация мала, осадок сохранится; сильные комплексы и высокая концентрация лиганда сдвигают равновесие к растворению.
Кратко: при смешении AgNO3 и BaCl2 выпадает белый AgCl по условию $[\mathrm{A}{\mathrm{g}}^{+}][\mathrm{C}{\mathrm{l}}^{-}]>K_{sp}(\mathrm{AgCl})$. Добавление комплексообразователя (NH3, S2O3^{2-}, CN^- и т.д.) снижает свободное $[\mathrm{A}{\mathrm{g}}^{+}]$ и может растворить AgCl, если продукт свободных ионов станет меньше $K_{sp}$.