Произведение растворимости | Произведение растворимости

В качественном анализе мы встречаемся с многочисленными случаями осаждения труднорастворимых соединений. Необходимо знать законы процесса осаждения и растворения осадков.

Поместим в химический стакан какую-либо труднорастворимую соль, например AgCl, и добавим к осадку дистиллированной воды. При этом ионы Ag+ и С1~, испытывая притяжение со стороны окружающих диполей воды, постепенно отрываются от кристаллов и переходят в раствор. Сталкиваясь в растворе, ионы Ag+ и С1~ образуют молекулы AgCl и осаждаются на поверхности кристаллов. Таким образом, в системе происходят два взаимно противоположных процесса, что приводит, как всегда, к динамическому равновесию, когда в единицу времени в раствор переходит столько же ионов Ag+ и С1~, сколько их осаждается. Накопление ионов Ag+ и С]^— в растворе прекращается, получается насыщенный раствор.

Следовательно, мы будем рассматривать систему, в которой имеется осадок труднорастворимой соли в соприкосновении с насыщенным раствором этой соли (рис. 4). При этом, как было сказано выше, происходят два взаимно противоположных процесса:

1 переход ионов из осадка в раствор/Скорость этого процесса можно считать постоянной при неизменной температуре:

2 осаждение ионов из раствора; скорость этого процесса V? зависит от концентрации ионов Ag⁺и С1~. По закону действия масс

V_a = MAg+] [СП.

Так как данная система находится в состоянии равновесия, то

*i = MAg+] [СП. [Ag+] [С1″]=^-.

Мы знаем, что k₂ —величина постоянная для данного процесса при данной температуре. Следовательно,

Y~ = const (при Т = const)

или

[Ag+] [СГ] = const.

Таким образом, произведение концентраций ионов в насыщенном растворе труднорастворимого электролита при постоянной температуре является постоянной величиной. Эта величина называется произведением растворимости (ПР).

В приведенном примере nP_AgCi= [Ag+] [С1~].

В тех случаях, когда электролит содержит два или несколько одинаковых ионов, концентрация этих ионов при вычислении произведения растворимости должна быть возведена в соответствующую степень. Например:

nP_Ag₂s=[Ag⁺]²[S²-], ПРры, = [РЬ²+] [П².

Рис. 4. Процессы в насыщенном растворе AgCl.

В общем виде выражение произведения растворимости для электролита А_тВ_п

ПР_Л/лв„ = [А]'»[В]».

Значения произведения растворимости для разных веществ различны. Например ПР_Сасо₃ = 4,8 • 10~⁹; ПРд_гс1= 1,56-10~¹⁰. ПР легко вычислить, зная растворимость электролита при данной температуре.

Пример 1. Растворимость СаСОз равна 0,0069 или 6,9-Ю^-3 г/л.

НаЙТИ ПРсаСОз-

Решение. Выразим растворимость в молях: 6,9-Ю-³

5саС0₃= ЮО,09~ = ⁶‘⁹‘¹⁰~* моль/л.

Так как каждая молекула СаС0₃ дает при растворении по одному иону Са²⁺ и СО|», то [Са²+] = [СО?Г ] =6,9-10~⁵ моль/л. Следовательно,

ПР_Сасо₃ = [Са²+] [СО²-] = 6,9 • 10-!* ■ 6,9 • 10-» = 4,8 • Ю-⁹.

Зная величину ПР, можно в свою очередь вычислить растворимость электролита в моль/л и в г/л.

Пример 2. nPpbso₄ = 2,2-Ю^-8. Чему равна растворимость PbS0₄?

Решение. Обозначим растворимость PbS0₄ через х моль/л. Перейдя в раствор, х молей PbS0₄ дадут х ионов РЬ²⁺ и х ионов SOl», т. е.

. [РЬ*+] = [SOl’] — х; nP_PbS0₄ = [Pb²+] [SOI-] = хх = х*; х = KnPp_bSo₄ = 2,2 — Ю-⁸ = 1,5-10-* моль/л.

Чтобы перейти к растворимости, выраженной в г/л, найденную величину умножим на молекулярную массу, после чего получим: 1,5-10-*-303,2 = 4,5-Ю-² _г/_л<

Правило произведения растворимости имеет важное значение в аналитической химии. Знание его помогает нам сознательно проводить осаждение в /качественном анализе. Применение этого правила позволяет разобраться во многих вопросах, возникающих в практике качественных определений.

Знание правил произведения растворимости помогает
рассчитать концентрацию раствора, из которого ведется осаждение, правильно выбрать осадитель, его количе⁴ство и условия осаждения. Все это имеет большое значение при количественных определениях гравиметрическим методом.