Произведение растворимости. Подавляющее большинство веществ обладают ограниченной растворимостью в воде и других растворителях

Подавляющее большинство веществ обладают ограниченной растворимостью в воде и других растворителях. Когда растворяемое вещество больше не может растворяться в растворителе образуется насыщенный раствор. Если растворяемое вещество является электролитом (вещество с ионной или ковалентной полярной связью), то его ионы в растворе находятся в динамическом равновесии с кристаллами осадка. Скорость процесса растворения осадка будет равна скорости обратного процесса кристаллизации. Так, для насыщенного раствора электролита К_n+А_n–, находящегося в равновесии с его твёрдой фазой, будет характерен следующий обратимый процесс:

К_n+А_n–		n₊К^z+ + n_–A^z^–.

Данный процесс является гетерогенным, т.к. протекает на поверхности кристаллов осадка. Т.к. в выражение для константы равновесия K_C активность вещества в твёрдой фазе не входит (см. §3.5), K_C (т.е. константа диссоциации электролита К_n+А_n– по последней ступени К_Д) будет определяться только произведением активностей ионов К^z+ и A^z^– в растворе. Тогда уравнение (5.28) для обратимого процесса «растворение – кристаллизация» примет вид:

K_C = K_Д = a₊ⁿ⁺ × a _– ⁿ^–.

(5.39)

В данном случае константу равновесия (диссоциации) называют произведением растворимости электролита. Таким образом, произведение растворимости электролита ПР – это постоянная величина, равная произведению активностей ионов электролита, содержащихся в его насыщенном растворе при данной температуре:

ПР(К_n₊А_n_–) = a₊ⁿ⁺ × a _– ⁿ^–.

(5.40)

Произведение растворимости применяют для малорастворимых электролитов, концентрация насыщенных растворов которых незначительна. Поэтому для расчёта ПР вместо активностей можно использовать равновесные концентрации ионов электролита:

ПР(К_n₊А_n_–) = [ К^z⁺ ] ⁿ⁺ × [ A^z ^–] ⁿ^–.

(5.41)

ПР малорастворимых электролитов приведены в справочника при стандартной температуре 298,15 К (25 °С) [Лурье]. Чем меньше величина ПР (т.е чем меньше константа равновесие в системе «осадок – раствор»), тем в меньшей степени осуществляется растворение вещества. Исходя из ПР электролита, можно установить, выпадет ли данный электролит в осадок или нет. Если произведение концентраций ионов электролита меньше его произведения растворимости, то раствор является ненасыщенным (при введении в него кристаллов электролита они будут растворяться), если равно – насыщенным, если больше - пересыщенным (из раствора выпадает осадок кристаллов электролита):

С_М(К^z+)ⁿ⁺ × С_М(A^z^–)^n– < ПР(К_n+А_n–)	– ненасыщенный раствор, растворение кристаллов;
С_М(К^z+)ⁿ⁺ × С_М(A^z^–)^n– = ПР(К_n+А_n–)	– насыщенный раствор;
С_М(К^z+)ⁿ⁺ × С_М(A^z^–)^n– > ПР(К_n+А_n–)	– пересыщенный раствор, выпадение осадка.