РАСЧЕТ РАСТВОРИМОСТИ ОСАДКА

МАЛОРАСТВОРИМЫХ СОЕДИНЕНИЙ

ОСАЖДЕНИЕ И РАСТВОРЕНИЕ

2.3.1. РАВНОВЕСИЯ В СИСТЕМЕ РАСТВОР = ОСАДОК

Особенность реакций осаждения заключается в том, что в результате реакции образуется новая фаза — твердое вещество и возникает гетерогенная двухфазная система раствор Þ осадок. Равновесие в такой системе можно представить следующим образом:

_{растворение}

М_mА_n ¾¾¾¾¾® mМⁿ⁺ + nA^m-

¬¾¾¾¾¾

^{твердая фаза осаждение ионы насыщенного раствора}

К такой системе применим закон действующих масс: при установившемся равновесии скоростей осаждения и растворения осадка в насыщенном растворе малорастворимого электролита при данных температуре и давлении произведение концентраций (активностей) его ионов есть величина постоянная. Эту константу называют произведением растворимости ПР:

ПР_{М А} = [Мⁿ⁺]^m [A^m-]ⁿ

Из этого уравнения вытекают условия образования и растворения осадка. Осадок малорастворимого электролита образуется только в том случае, когда произведение концентраций ионов в растворе превышает величину произведения растворимости этого соединения.

Влияние ионной силы на произведение растворимости рассчитывается по уравнению:

ПР = [Mⁿ⁺]^m [A^m-]ⁿ f_M f_A

и с увеличением ионной силы растворимость малорастворимого соединения и его ПР возрастают.

Численные значения произведений растворимости приведены в справочниках. Пользуясь ими, можно вычислить растворимость малорастворимого электролита системе раствор => осадок (растворимость малорастворимого соединения — это концентрация его ионов в растворе над осадком).

Пользуясь правилом произведения растворимости, можно теоре-тически обосновать условия осаждения осадков, их растворения и другие условия протекания реакций в растворе. В соответствии с правилом ПР, если концентрация (активность) одного из ионов, входящих в выражение ПР, увеличивается, то концентрация (активность) другого уменьшается и наоборот.

Это действие одноименного иона лежит в основе многих методов количественного осаждения и разделения. При введении одноименного иона растворимость осадка понижается за счет смещения равновесия:

М_mА_n mM^n- + nA^m- в сторону образования осадка.

^{осадок раствор}

Растворимость осадков заметно повышается а присутствии сильных электролитов. Это явление называется солевым эффектом и объясняется увеличением ионной силы раствора.

Пример. Вычислить растворимость АgCl: а) в воде; б) в 0,01 М растворе КСl.

Решение: а) Составим уравнение диссоциации хлорида серебра:

AgCl <=> Ag⁺ + Cl^-

ПР_AgCl = [Ag⁺] [Cl^-] = 1.78 ^. 10^-10

Обозначим растворимость AgCl через х (моль/л). При диссоциации x молей AgCl образуется х молей Ag⁺ и х молей Cl^-. Подставляя эти значения в уравнение произведения растворимости, получим: ПР_AgCl = х ^. х = 1,78 ^. 10^-10

х = = 1,33 ^. 10^-5 моль/л

Чтобы найти растворимость AgCl в граммах на литр, необходимо растворимость в молях умножить на молярную массу AgCl ( М(AgCl) = 143,33 г/моль)

Р_AgCl = 1,33^. 10^{-5 .} 143,33 = 1,91 ^. 10^-3 г/л

б) Находим ионную силу раствора:

I = ½ ( [Ag⁺] ^. 1² + [Cl^-] ^. 1² + [K⁺] ^. 1² + [Cl^-] ^. 1²) = ½(0,01 ^. 1² + 0,01 ^. 1²) = 0,01

По таблице находим коэффициенты активностей ионов f_Ag = f_Cl = 0,90

ПР_AgCl = [Ag⁺] ^. [Cl^-] ^. f _Ag ^. f _Cl = х ^. 0,01 ^. 0,90 ^. 0,90 = 1,78 ^.10^-10

Растворимость AgCl будет равна:

1,78 ^. 10^{-10 .} 0,9 ^. 0,9 = 2,20 ^. 10^-8 моль/л, что в составляет, 20^.10^{-8 .} 143,33 = 3,16 ^. 10^-6 г/л.