В химии совместимость ионов в растворе определяется их способностью образовывать осадки или взаимодействовать друг с другом. Рассмотрим каждую из предложенных пар ионов:
Al³⁺ и SO₄²⁻:
- Ионы алюминия (Al³⁺) и сульфата (SO₄²⁻) могут находиться вместе в растворе, но при определенных условиях. Алюминий может образовывать сульфаты, такие как сульфат алюминия (Al₂(SO₄)₃). Этот соль хорошо растворима в воде, поэтому в умеренных концентрациях они могут сосуществовать в водном растворе.
Fe²⁺ и OH⁻:
- Ионы железа (II) (Fe²⁺) и гидроксид-ионы (OH⁻) будут взаимодействовать, чтобы образовать гидроксид железа (II), Fe(OH)₂, который является малорастворимым соединением. В водном растворе при добавлении OH⁻ к ионам Fe²⁺ начнет образовываться осадок Fe(OH)₂. Таким образом, сосуществование этих ионов в значительных концентрациях невозможно без образования осадка.
Ca²⁺ и CO₃²⁻:
- Ионы кальция (Ca²⁺) и карбоната (CO₃²⁻) также образуют осадок карбоната кальция (CaCO₃), который малорастворим в воде. Поэтому при их совместном присутствии в растворе они будут стремиться образовать осадок CaCO₃.
H⁺ и SO₄²⁻:
- Ионы водорода (H⁺) и сульфата (SO₄²⁻) могут спокойно сосуществовать в растворе, образуя серную кислоту (H₂SO₄) или её растворы. В отличие от предыдущих пар, здесь нет образования малорастворимых соединений, поэтому оба иона могут присутствовать в растворе одновременно.
В заключение, ни ионы Fe²⁺ и OH⁻, ни ионы Ca²⁺ и CO₃²⁻ не могут сосуществовать в растворе без образования осадка, в то время как ионы Al³⁺ и SO₄²⁻, а также H⁺ и SO₄²⁻ могут находиться в растворе без образования нерастворимых соединений.