Произведение растворимости

Автор: | Декабрь 27, 2010

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
Va = 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 nPAgCi= [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:
nPAg2s=[Ag+]2[S2-], ПРры, = [РЬ2+] 2.

Рис. 4. Процессы в насыщенном растворе AgCl.
В общем виде выражение произ­ведения растворимости для элек­тролита АтВп

ПРЛ/лв„ = [А]'»[В]».

Значения произведения растворимости для разных веществ различны. Например ПРСасо3 = 4,8 • 10~9; ПРдгс1= 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~ = 6910~* 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,

ПРСасо3 = [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; nPPbS04 = [Pb2+] [SOI-] = хх = х*; х = KnPpbSo4 = 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 количе4 ство и условия осаждения. Все это имеет большое значе­ние при количественных определениях гравиметрическим методом.