Произведение растворимости

РАСТВОРЫ

4.8
Растворимость. Произведение растворимости

Растворение труднорастворимого
электролита (ТРЭ) в заданном количестве растворителя происходит до состояния
насыщения. В насыщенном растворе
электролит  находится в динамическом равновесии с
твердой фазой. Растворимость электролита определяет концентрацию ионов в
насыщенном растворе электролита, а значит его электропроводность. Чем меньше
растворимость ТРЭ, тем он слабее.

 При растворении электролита, например, соли, в
раствор переходят не молекулы, а ионы. В этом случае в насыщенном растворе
равновесие устанавливается между ионами соли в кристаллической фазе и ионами,
перешедшими в раствор:                                       СаСО3
кр Ca2+р-р
+
СО32-р-р.

Константа равновесия этого процесса:

Крав. = [Ca2+]
[СО32-]

           [СаСО3кр]

[СаСО3кр] является величиной постоянной,  поэтому 
произведение двух констант можно обозначить как ПР.

 ПР  =  Крав.[СаСО3кр] 
=  [Ca2+]нас [СО32-]нас   =  Р2

      Р (моль/л) –  растворимость, численно равная молярной
концентрации насыщенного раствора электролита,            Р = См(нас); ПР
– произведение растворимости труднорастворимого электролита (ТРЭ). ПР
рассчитывается как произведение молярных концентраций ионов (ПК) ТРЭ в насыщенном
растворе в степенях равных стехиометрическим коэффициентам в уравнении
диссоциации. ПР является  величиной
постоянной при данной температуре. Значения 
ПР для всех известных ТРЭ помещены в справочник.

      Рассмотрим
насыщенный раствор ТРЭ типа А2В3  Обозначим 
концентрацию насыщенного раствора электролита через Р (моль/л).  Поскольку вещество малорастворимое, то
степень диссоциации αдис можно принять равной 1 (100%). Тогда,
используя уравнение реакции, можно записать: 

                               начальное состояние раствора                 Р              0                  0

А2В3   =  
+3    +   2-

      равновесное состояние насыщенного
раствора               0                               

 Выражение для
произведения растворимости имеет вид: ПР =
а+]2 в-]3 = [2Р]2 [3Р]3 = 108 Р5.

Значения  ПР используются в общей химии, аналитической
химии, гидрохимии, химии океана, экологии и др., т. к.  позволяют количественно оценить:

– условия образования и
растворения осадков;

– рассчитать растворимость
труднорастворимого электролита;

– рассчитать  молярную концентрацию ионов электролита в
насыщенном растворе.

     Условием
образования осадка является превышение произведения концентраций ионов (ПК)
малорастворимого
электролита над его произведением
растворимости, т.е.    
ПК > ПР.

     При увеличении
концентрации одного из ионов ТРЭ в его насыщенном растворе (например, путем
введения хорошо растворимого электролита, содержащего тот же ион) произведение
концентраций ионов электролита (ПК) становится больше ПР. При этом равновесие
между твердой фазой и раствором смещается в сторону образования осадка.
Например, если в насыщенный раствор AgCI добавить сильный
электролит KCI, то появление в растворе одноименного иона (CI)
приводит к смещению равновесия в сторону образования осадка (←). Когда
установится новое равновесие, то произведение концентраций (ПК) ионов
электролита вновь становится равным ПР, но при этом в растворе появится осадок.
В состоянии нового равновесия концентрация ионов Ag+ будет меньше, а
концентрация ионов CI  больш е, чем было до добавления KCI.  

                          
AgCI↓   <=>  
Ag+ + CI      +           
КCI <=>   K+ + CI.

По принципу Ле Шаталье, если 
 [CI] ↑,  то смещение равновесие произойдет в сторону
образования осадка <—-.

Напротив, если в насыщенном растворе электролита уменьшить
концентрацию одного из ионов (например, связав его каким-либо другим ионом),
произведение концентраций ионов будет меньше значения ПР, раствор станет ненасыщенным,
и равновесие между раствором  и осадком
сместится в сторону растворения осадка (→).

.                                                      
Сu(OH)2   <=>  
Cu+2   + 2OH    
+
     HCI <=>  H+ + CI

         
При добавлении HCI происходит реакция
H+  + OH  <=>   H2O
, при этом [OH] ↓, смещение
равновесия происходит в
сторону продуктов диссоциации основания  
——-à
.

Условием растворения осадка малорастворимого электролита является недонасыщение раствора,
когда произведение концентраций его ионов меньше значения
ПР,  
т.е.
ПК < ПР
.

 

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.