При установившемся равновесии скоростей осаждения и растворения осадка в насыщенном растворе малорастворимого электролита при данной температуре и давлении произведение концентраций (активностей) его ионов есть величина постоянная и называется произведени

При установившемся равновесии скоростей осаждения и растворения осадка в насыщенном растворе малорастворимого электролита при данной температуре и давлении произведение концентраций (активностей) его ионов есть величина постоянная и называется произведение растворимости ПР

Выражение для константы ПР определяется составом электролита и его электролитической диссоциацией на ионы. В общем случае для плохо растворимого сильного электролита, диссоциация которого осуществляется по уравнению:

AnBm nAm+ + mBn-.

Выражение для константы ПР записывается по следующей форме:

ПР AnBm = [Am+]n ·[Bn-]m,

где

[Am+] и [Bn-] – равновесные молярные концентрации соответствующих катионов и анионов в насыщенном растворе;

n, m – коэффициенты, показывающие число соответствующих ионов, образующихся при электролитической диссоциации формульной единицы электролита.

Например, для ортофосфата кальция:

Ca₃(PO₄)₂ 3 Ca²⁺ + 2 PO₄^3- (уравнение диссоциации)

ПР_Ca3(PO4)2 = [Ca²⁺]³ · [PO₄^3-]².

По величине константы произведение растворимости (ПР) можно рассчитать:

-концентрации ионов в насыщенных растворах,

-изменение концентрации одних ионов в зависимости от изменения концентрации других ионов,

- делать предварительные выводы о выпадении, не выпадении или растворении осадков, о влиянии одноимённых ионов.

Обычно величины ПР могут быть вычислены по данным растворимостей (S), найденным экспериментальным путём. И, наоборот, по величине ПР рассчитывают растворимость плохо растворимых сильных электролитов.

Растворимость - это концентрация насыщенного раствора при данной температуре. Она может быть выражена молярной концентрацией растворенного вещества (моль/л) в насыщенном растворе либо массой (г) растворенного вещества в 1 л насыщенного раствора, либо массой растворенного вещества (г), необходимой для насыщения 100 г растворителя.

Рассмотрим расчёт растворимости по величине ПP на следующих примерах.

Пример 1 . Определить растворимость в воде сульфата бария (BaSO₄) в моль/л и в г/л.

ПР_BaSO4 =1, 1*10^-10

Решение.

BaSO₄ Ba²⁺ + SO₄^2-(уравнение диссоциации)

S моль/л S моль/л S моль/л

ПР_BaSO4 = [Ba²⁺] * [SO₄^2-] = 1, 1*10^-10.

Если в 1 л растворилось S моль/л BaSO₄, то концентрации ионов в соответствии с уравнением диссоциации равны:

[Ba²⁺] = [SO₄^2-] = S (моль/л). Подставим это значение в выражение для ПР_BaSO4 и получим уравнение с одним неизвестным: ПР_BaSO4 = S².

Следовательно, S = [ПР_BaSO4 ]^1/2 = [1, 1*10^-10 ]^1/2 = 1, 05*10^-5 моль/л.

= = 1, 05*10^-5 моль/л.

Расчет массы BaSO₄ в 1 л насыщенного раствора (растворимости в г/л) осуществляем по соотношению

С_BaSO4= S*M(BaSO₄) = 1, 05*10^-5*233= 2, 45·10^-3 г/л.

Пример 2. Вычислить растворимость (моль/л) в воде Ca₃(PO₄)₂, если ПР_Ca3(PO4)2= 3*10^-33.

Решение.

Ca₃(PO₄)₂ 3 Ca²⁺ + 2 PO₄^3- (уравнение диссоциации)

S моль/л 3S моль/л 2S моль/л

В соответствии с уравнением диссоциации, если S моль/л Ca₃(PO₄)₂ растворилось в 1 л, концентрации ионов равны: [Ca²⁺] = 3S и [PO₄^3-] = 2S.

Подставляем эти значения в выражение для ПР_Ca3(PO4)2, и решаем уравнение с одним неизвестным:

ПР_Ca3(PO4)2 = [Ca²⁺]³ * [PO4^3-]²

3 *10^-33. =; (3S)³·* (2S)²

моль/л.

Любое соединение, образующее раствор, может быть насыщенным или ненасыщенным. Первым называют взаимодействие при определённой температуре, когда можно растворить ещё какую-то часть продукта, а вторым — раствор, в котором скорости реакции и осаждения равны. Существует и третий вид раствора — перенасыщенный. Это состояние реакции, при которой образуется осадок.

Эти три состояния можно описать формулами:

ПР _АВ = [A+]*[B-] - насыщенное соединение;

ПР _АВ > [A+]*[B + ] - ненасыщенный раствор;

ПР _АВ < [Ag+]*[B-] - перенасыщенная смесь.

Насыщенные растворы слаборастворимых ионов характеризуются произведением растворимости. Поэтому условием образования осадка будет увеличение произведения концентраций электролита в малорастворимом растворе над его произведением растворимости.

1. Контрольные вопросы

1. Какие процессы происходят в системе, состоящей из осадка трудно растворимого электролита и раствора над ним?

2. Какое состояние устанавливается в системе, состоящей из осадка трудно растворимого электролита и раствора над ним?

3. Дайте формулировку правила произведения растворимости.

4. Напишите выражение ПР в общем виде.

5. Напишите выражение ПР для сульфата бария и фосфата кальция.

6. Какое неравенство характеризует пересыщенный раствор сульфата бария?

7. Какое неравенство характеризует ненасыщенный раствор карбоната кальция?

⇐ Предыдущая 12