Заглавная

Аннотация

Содержание

Приложения

Задания

Литература

 

Глава 4. Произведение растворимости

§ 18. Фазовое равновесие в насыщенном растворе малорастворимого электролита
§ 19. Условия осаждения и растворения

  • Как решать задачи?
  • Упражнения к главе 4

     

    § 18. Фазовое равновесие в насыщенном растворе малорастворимого электролита

    Рассмотрим равновесие, которое устанавливается в насыщенном растворе малорастворимого вещества ионного строения МА (соль или малорастворимый гидроксид). Очевидно, при малой концентрации растворенного вещества все оно будет нацело диссоциировано на ионы (рис.7).

    рис. 7

    Рис.7. Фазовое равновесие в насыщенном растворе малорастворимого сильного электролита МА.

    В этом случае в растворе над осадком МА(т) будут присутствовать гидратированные катионы и анионы растворенного вещества M+(р) и A(р), а фазовое равновесие будет отвечать уравнению:

    MA(т) M+(р) + A (р)

    Константу этого гетерогенного равновесия записывают в виде

    Здесь концентрация [MA] есть величина постоянная: для конденсированной фазы (в данном случае - для осадка твердого вещества) она определяется плотностью вещества MA и молярной массой MMA:

    Объединяя [MA] и Kc, получаем новую константу фазового равновесия − произведение растворимости (ПР):

    ПР(MA) = Kc [MA] = [M+] · [A] = f(T)

    Если малорастворимое вещество − электролит имеет более сложный химический состав, то равновесие между насыщенным раствором и осадком выражается следующим образом:

    MxAy(т) xMy+(р) + yAx−(р)

    Состояние этого равновесия по закону действующих масс также количественно характеризуется произведением растворимости:

    ПР(MxAy ) = [My+]x · [Ax−]y = const = f(T),

    Для упрощения записи уравнений индекс (р), отвечающий состоянию гидратированных ионов в растворе, часто опускают. В то же время индекс (т), обозначающий в рассматриваемых уравнениях фазового равновесия твердую фазу (осадок), игнорировать нельзя:

    MA(т) M+ + A

    MxAy(т) xMy+ + yAx−

    Произведение растворимости применимо к веществам с очень низкой растворимостью − таким как карбонат кальция, хлорид серебра, гидроксид магния и т.п. Например, в случае насыщенного при 25 °С раствора карбоната кальция:

    CaCO3(т) Ca2+ + CO32− ;

    ПР(CaCO3) = [Ca2+] · [CO32−] = 4,4 · 10−9

    Здесь растворимость (без учета ее увеличения за счет протолиза карбонат-ионов) составляет около 6,63 · 10−5 моль/л. Массовая доля CaCO3 в его насыщенном растворе - всего 0,00063%.

    Равновесные молярные концентрации ионов Мy+ и Аx− пропорциональны растворимости L (в моль/л) вещества МxАy:

    [My+] = xL и [Ax−] = yL.

    Это позволяет сравнивать растворимость однотипных (с точки зрения диссоциации в растворе) веществ. Например, из значений ПР для CaF2 (4,0 · 10−11 ) и BaF2 (1,7 · 10−6 ) можно заключить, что фторид кальция менее растворим, чем фторид бария.

    Указанные соотношения позволяют рассчитывать значения ПР по известной растворимости веществ и, наоборот, растворимость веществ (а следовательно, и равновесные концентрации ионов) по известным значениям ПР. Подробный ход таких расчетов рассмотрен далее.

    Задача 9. Определите ПР фторида магния, если его растворимость в воде при некоторой температуре составляет 0,001 моль/л. Решение >>>

    Задача 10. Рассчитайте равновесную молярную концентрацию (моль/л) анионов в насыщенном растворе карбоната серебра(I) при 25 °С. Решение >>>

    Отметим, что значения растворимости веществ, рассчитанные из данные о ПР, являются оценочными, поскольку не учитывают протолиз ионов и другие возможные побочные реакции, которые всегда в той или мной мере повышают растворимость.

     

    Читать дальше

    Содержание

    Заглавная страница