Произведение растворимости. Вещества, в зависимости от своей природы, обладают различной растворимостью в воде, которая колеблется от долей миллиграмма до сотен граммов на литр

Вещества, в зависимости от своей природы, обладают различной растворимостью в воде, которая колеблется от долей миллиграмма до сотен граммов на литр. Трудно растворимые электролиты образуют насыщенные растворы очень маленьких концентраций, поэтому можно считать, что степень их диссоциации достигает единицы. Таким образом, насыщенный раствор труднорастворимого электролита представляет собой систему, состоящую из собственно раствора, находящегося в равновесии с осадком растворенного вещества. При постоянных внешних условиях скорость растворения осадка равна скорости процесса кристаллизации: К _n А _m ↔ n К^{+ m} + m A^{- n} (1)

осадок раствор

8

Для описания этого гетерогенного равновесного процесса используют константу равновесия, называемую произведением растворимости ПР = [K ^+m ] ⁿ [A^{- n} ] ^m, где [K ^+m ] и [A ^-n ] – концентрации ионов в насыщенном растворе (моль/л). Например:

AgCl= Ag⁺ +Cl ^-, ПР = [Ag⁺] [Cl^-]; здесь n=m =1.

PbI₂ = Pb²⁺ +2I^-, ПР =[Pb²⁺][I^-]²; здесь n =1, m =2.

ПР зависит от природы растворенного вещества и температуры. ПР является табличной величиной. Зная ПР, можно вычислить концентрацию насыщенного раствора вещества, а также оценить его растворимость в г на 100 мл воды (величина s, приводимая в справочной литературе) и определить возможности выпадения вещества в осадок.

Для уравнения (1) взаимосвязь концентрации насыщенного раствора трудно растовримого вещества (С_м, моль/л) с величиной ПР определяется следующим уравнением:

,

где n и m –стехиометричекие коэффициенты в ур. 1.

Задача 5. Концентрация насыщенного раствора (С_м) Mg(OH)₂ равна 1,1 • 10^-4 моль/л. Записать выражение для ПРи вычислить его величину.

Решение: В насыщенном растворе Mg(OH)₂ устанавливается равновесие между осадком и раствором Mg(OH)₂ ↔ Mg²⁺+2OH^-, для которого выражение ПР имеет вид ПР= [Mg²⁺][OH^-]². Зная концентрации ионов, можно найти его численное значение. Учитывая полную диссоциацию

Mg(OH)_2, концентрация егонасыщенного раствора С_м= [Mg²⁺]= 1,1×10^-4 моль/л, а [OH^-] = 2[Mg²⁺] = 2,2×10^-4 моль/л. Следовательно, ПР= [Mg²⁺][OH^-]² =1,1. 10^-4× (2,2 10^-4)² = 5,3. 10^-12.

Задача 6. Вычислить концентрацию насыщенного раствора и ПР хромата серебра, если в 0,5 л воды растворяется 0,011 г соли.

Решение: Для определения молярной концентрации насыщенного раствора Ag₂CrO₄ воспользуемся формулой C_M = , где m - масса растворенного вещества (г), М- молярная масса (г/моль), V - объем раствора (л). М (Ag₂CrO₄) =332 г/моль. См = 9,48^.10^-5 моль/л. Растворение хромата серебра (I) сопровождается полной (a=1) диссоциацией соли: Ag₂CrO₄ ↔ 2Ag⁺+ CrO₄^2-, ПР=[Ag⁺]²[CrO₄^2-], где [CrO₄^2-] = С_м = 9,48^.10^-5 моль/л, а [Ag⁺] = 2 [CrO₄^2-]=1,896× 10^-4.

Таким образом ПР = (1,896× 10^-4)² (9,48 ×10^-5) = 3,4 ×10^-12.

Задача 7. Можно ли приготовить растворы соли СаСО₃ с концентрациями СаСО₃ С₁ =10^{-2 М и С}₂ = 10^{-6 М, если ПР} _СаСО3 = 3,8× 10^-9.

Решение: Зная величину ПР, можно рассчитать концентрацию

насыщенного раствора соли и, сравнив ее с предлагаемыми

концентрациями, сделать вывод о возможности или невозможности приготовления растворов. Растворение карбоната кальция протекает по схеме CaCO₃ ↔ Ca²⁺ +CO₃^2- В данном уравнении n = m = 1, тогда

= ≈ 6,2•10^-5моль/л,

С₁> С_м – раствор приготовить нельзя, так как будет выпадать осадок;

С₂< С_м – раствор приготовить можно.