Равновесие в системе осадок – раствор

Таблица 6. Произведения растворимости

Произведение растворимости – одна из основных характеристик осадка, численное значение которой необходимо для решения многих химико-аналитических задач:

1) расчёт растворимости осадков при заданных условиях:

- в воде (через ПР⁰ при μ → 0 или через ПР при μ > 0);

- в присутствии одноимённых ионов (через ПР⁰ при μ → 0 или через ПР при μ > 0);

- в присутствии разноимённых ионов (через ПР);

2) расчёт условий растворения и осаждения осадков:

- условий количественного осаждения малорастворимого соединения (см. Пример 4);

- условий начала образования осадка;

- условий, при которых осадок не выпадает;

3) прогнозирование возможности выпадения осадка при смешении растворов заданной концентрации (путём сравнения ПР⁰ и ПС);

4) выбор осадителя и осаждаемой формы для конкретного иона (см. Пример 5);

5) оценка возможности обнаружения или количественного определения конкретного иона с использованием реакций осаждения (см. Пример 6).

При решении некоторых из этих задач используются следующие условия, требования и количественные критерии.

Ø Осадок выпадает при условии ПС ³ ПР0. Ø Осадок растворяется при условии ПС < ПР0. Ø Осаждение считается количественным, если остаточная концентрация осаждаемого иона в растворе не превышает 10–6 моль/л. Ø Осадитель должен образовывать с определяемым ионом как можно менее растворимое соединение. Ø В качестве осаждаемой формы пригодны только те осадки, для которых ПР0 £ 10–8 (для бинарных электролитов).

l Пример 4. При какой концентрации фторид-ионов магний (II) количественно осадится в виде MgF₂?

Равновесие

MgF₂¯ «Mg²⁺ + 2F^–

характеризуется табличной величиной произведения растворимости:

Поскольку в насыщенном растворе малорастворимого электролита μ → 0, то активности можно заменить на концентрации. После подстановки [Mg²⁺] = 10^–6 моль/л получим:

l Пример 5. Выбрать осаждаемую форму и осадитель для гравиметрического определения алюминия (III).

Из приведённых в таблице осадков, содержащих ион алюминия (III), наименее растворимым является Al(OH)₃, следовательно, он является подходящей гравиметрической формой, а в качестве осадителя можно использовать щёлочи либо гидроксид аммония. Однако в избытке щелочей амфотерный гидроксид Al(OH)₃ растворяется, поэтому осаждение надо проводить раствором NH₄OH.

l Пример 6. Можно ли использовать реакцию образования MgC₂O₄ для количественного определения магния (II) с использованием гравиметрического или перманганатометрического методов
анализа?

По значению ПР⁰ = 8,6·10^–5 можно сделать вывод, что осадок MgC₂O₄ в заметной степени растворим, следовательно, он не может служить осаждаемой формой в гравиметрическом методе анализа и не позволит с достаточной точностью провести титриметрическое определение.

Таблица 6

Произведения растворимости важнейших

малорастворимых веществ

Формула вещества	ПР
Ag3AsO3	1∙10–17
Формула вещества	ПР
Ag3АsО4	1∙10–22

AgBO2	4∙10–3
AgBr	5,3∙10–13
AgBrO3	5,5∙10–5
AgC2H3O2	4∙10–3
AgCN	1,4∙10–16
Ag2CO3	1,2∙l0–12
Ag2C2O4	3,5∙10–11
AgCl	1,78∙10–10
AgClO2	2∙10–4
AgClO3	5,0∙10–2
Ag2CrO4	1,1∙10–12
Ag2Cr2O7	1∙10–10
Ag3Fe(CN)6	1∙10–22
Ag4Fe(CN)6	8,5∙10–45
Ag2HVO4	2∙10–14
AgI	8,3·10–17
AgIO3	3,0·10–8
AgMnO4	1,6·10–3
Ag2MoO4	2,8·10–9
AgN3	2,9·10–9
AgNO2	6,0·10–4
Ag2O (Ag+,OH–)	1,95·10–8
AgOCN	2,3·10–7
Ag3PO4	1,3·10–20
AgReO4	7,95·10–5
Ag2S	6,3·10–50
AgSCN	1,1·10–12
Ag2SO3	1,5·10–14
AgSO3NH2	1·10–1

Продолжение табл. 6

Ag2SO4	1,6·10–5
AgSeCN	4,0·10–16
Ag2SeO3	9,8·10–16
Ag2SeO4	5,6·10–8
AgVO3	5·10–7
Ag2WO4	5,5·10–12
AlAsO4	1,6·10–16
А1(ОН)3	3,2·10–34
A1PO4	5,75·10–19
Ba3(AsO4)2	7,8·10–51
Ba(BrO3)2	5,5·10–6
BaCO3	4,0·10–10
BaC2O4	1,1·10–7
BaCrO4	1,2·10–10
BaF2	1,1·10–6
Ba2Fe(CN)6	3·10–8
Ba(IO3)2	1,5·10–9
BaMnO4	2,5·10–10
BaMoO4	4·10–8
Ba3(PO4)2	6·10–39
Ba2P2O7	3∙10–11
BaSO3	8∙10–7
BaSO4	1,1∙10–10
BaS2O3	1,6∙10–5
BaSeO4	5∙10–8
BeCO3	1∙10–3
BeMoO4	3,2∙10–12
Be(OH)2	4,9∙10–22
BiAsO4	2,8∙10–10

BiI3	8,1∙10–19
Bi(OH)3	3,2∙10–32
BiPO4	1,3∙10–23
Bi2S3	1∙10–97
Ca3(AsO4)2	6,8∙10–19
CaC4H4O6 (тартрат)	7,7∙10–7
CaCO3	3,8∙10–9
CaC2O4	2,3∙10–9
CaCrO4	7,1∙10–4
CaF2	4,0∙10–11
Ca(NH4)2Fe(CN)6	4∙10–8
Са(IO3)2	7,0∙10–7
Ca(OH)2	6,5∙10–6
Ca3(PO4)2	2,0∙10–29
CaPO3F (Ca2+, PO3F2–)	4∙10–3
CaSO3	3,2∙10–7
CaSO4	2,5∙10–5
CaSeO3	4,7∙10–6
CaSiF6	8,1∙10–4
CaWO4	9,0∙10–9
Cd3(AsO4)2	2,2∙10–33
Cd(CN)2	1,0∙10–8
CdCO3	1,0∙10–12
CdC2O4	1,5∙10–8
Cd2Fe(CN)6	4,2∙10–18
Cd(OH)2	5,9∙10–15
CdS	1,6·10–28
CdSeO3	5,0·10–9
Ce(IO3)4	5·10–17

Продолжение табл. 6

Ce(OH)3	1,5·10–20
CoCO3	1,05·10–10
CoC2O4	6,3·10–8
Co2Fe(CN)6	4,8·10–38
Co(IO3)2	1,0·10–4
Co(OH)2	2,0·10–16
Co(OH)3	4·10–45
CoS α	4,0·10–21
CoS β	2,0·10–25
CoSeO3	1,6·10–7
CrAsO4	7,8·10–21
Cr(OH)2	1,0·10–17
Cr(OH)3	6,3·10–31
CrPO4	2,4·10–23
CsClO4	4∙10–3
Cu3(AsO4)2	7,6∙10–36
CuBr	5,25∙10–9
CuCN	3,2∙10–20
CuCO3	2,5∙10–10
CuC2O4	3∙10–9
CuCl	1,2∙10–6
CuCrO4	3,6∙10–6
Cu2Fe(CN)6	1,3∙10–16
CuI	1,1∙10–12
Сu(IO3)2	7,4∙10–8
CuN3	5,0∙10–9
Cu2O (2Cu+, OH–)	1∙10–14
Cu(OH)2	8,3∙10–20
Cu2(OH)2CO3	1,7∙10–34

Cu2P2O7	8,3∙10–16
CuS	6,3∙10–36
Cu2S	2,5∙10–48
CuSCN	4,8∙10–15
CuSe	1∙10–49
CuSeO3	1,7∙10–8
FeAsO4	5,8∙10–21
FeCO3	3,5∙10–11
FeC2O4	2∙10–7
Fe4[Fe(CN)6]3	3,0∙10–41
Fe(OH)2	7,1∙10–16
Fe(OH)3	6,3∙10–38
FePO4	1,3∙10–22
FeS	5∙10–18
HgS	1,6∙10–52
In(OH)3	1,2∙10–37
In2S3	5,75∙10–74
K3AlF6	1,6∙10–9
K(C6H5)4B	2,25∙10–8
K3Co(NO2)6	4,3∙10–10
K2PdCl6	6,0∙10–6
K2PtCl6	1,1∙10–5
La2S3	2,0∙10–13
Li3PO4	3,2∙10–9
Mg3(AsO4)2	2,1∙10–20
MgCO3	2,1∙10–5
MgC2O4	8,6∙10–5
MgF2	6,5∙10–9
Mg(IO3)2	3∙10–3

Продолжение табл. 6

MgK2Fe(CN)6	5∙10–9
Mg(NH4)2Fe(CN)6	4∙10–8
MgNH4PO4	2,5∙10–13
Mg(OH)2	7,1∙10–12
Mg3(PO4)2	1∙10–13
MgSO3	3∙10–3
MgSeO3	4,4∙10–6
Mn3(AsO4)2	1,9∙10–29
MnCO3	1,8∙10–11
MnC2O4	5∙10–6
Mn2Fe(CN)6	7,9∙10–13
MnNH4PO4	1∙10–12
Mn(OH)2	1,9∙10–13
Mn(OH)3	1∙10–36
MnS	2,5∙10–10
MnSeO3	5,4∙10–8
(NH4)3AlF6	1,6∙10–3
(NH4)3Co(NO2)6	7,6∙10–6
(NH4)2IrCl6	3∙10–5
(NH4)2PtCl6	9∙10–6
Na3AlF6	4,1∙10–10
NaSb(OH)6	4∙10–8
Na2SiF6	2,8∙10–4
Ni3(AsO4)2	3,1∙10–26
Ni(CN)2	3∙10–23
NiCO3	1,3∙10–7
NiC2O4	4∙10–10
Ni(ClO3)2	1∙10–4
Ni2Fe(CN)6	1,3∙10–15

Ni(IO3)2	1,4∙10–8
Ni(OH)2	2,0∙10–15
Ni2P2O7	l,7∙10–13
NiS	3,2∙10–19
NiSeO3	1,0∙10–5
Pb3(AsO4)2	4,1∙10–36
PbBr2	9,1∙10–6
Pb(BrO3)2	8,0∙10–6
PbCO3	7,5∙10–14
PbC2O4	4,8∙10–10
РbС12	1,6∙10–5
РbСrO4	1,8∙10–14
PbF2	2,7∙10–8
Pb2Fe(CN)6	9,55∙10–19
PbI2	1,1∙10–9
Рb(IO3)2	2,6∙10–13
РbМоO4	4,0∙10–6
Pb(N3)2	2,6∙10–9
Рb(ОН)2	7,9∙10–16
Рb3(РО4)2	7,9∙10–43
PbS	2,5∙10–27
Pb(SCN)2	2,0∙10–5
PbSO4	1,6∙10–8
PbS2O3	4,0∙10–7
PbSe	1∙10–38
PbSeO3	3∙10–12
PbSeO4	1,45∙10–7
PbWO4	4,5∙10–7
Pb(OH)4	3,0∙10–66

Окончание табл. 6

Sc(OH)3	5,0∙10–37
SnI2	8,3∙10–6
Sn(OH)2	6,3∙10–27
Sn(OH)4	1∙10–57
SnS	2,5∙10–27
Sr3(AsO4)2	1,3∙10–18
SrCO3	1,1∙10–10
SrC2O4	1,6∙10–7
SrCrO4	3,6∙10–5
SrF2	2,5∙10–9
Sr(IO3)2	3,3∙10–7
SrMoO4	2∙10–7
Sr(OH)2	3,2∙10–4
Sr3(PO4)2	1∙10–31
SrSO3	4∙10–8
SrSO4	3,2∙10–7
SrSeO3	4,4∙10–6
Y(OH)3	6,3∙10–25
Zn3(AsO4)2	1,3∙10–28
Zn(CN)2	2,6∙10–13
ZnCO3	1,45∙10–11
ZnC2O4	2,75∙10–8
Zn2Fe(CN)6	2,1∙10–16
Zn(IO3)2	2,0∙10–8
Zn(OH)2	1,4∙10–17
Zn3(PO4)2	9,1∙10–33
ZnS	1,6∙10–24
ZnSe	1∙10–31
ZnSeO3	1,9∙10–8

Таблица 7. Значения рН осаждения гидроксидов металлов

Значения рН начала осаждения гидроксидов металлов, практически полного их осаждения, а также начала растворения и полного растворения осадков амфотерных гидроксидов необходимы во всех случаях выбора оптимального интервала значений рН с целью обнаружения, разделения и количественного определения ионов многовалентных металлов.

l Пример 7. В какой среде можно оттитровать комплексонометрически ион Fe³⁺ при его концентрации в растворе ~ 0,01 моль/л?

Поскольку гидроксид железа (III) из 0,01 М раствора начинает осаждаться при рН = 2,3, то титрование можно провести только в кислой среде.

l Пример 8. Можно ли разделить ионы Cr³⁺ и Mg²⁺ при их концентрациях 0,01 моль/л, регулируя значение рН раствора?

Cr(OH)₃ практически полностью осаждается при рН = 6,8, а начинает растворяться при рН = 9,4. Mg(OH)₂ начинает осаждаться при рН = 10,4, полнота осаждения его достигается при рН = 12,4. Следовательно, в интервале 6,8 < рН < 9,4 ион Cr³⁺ будет находиться в осадке, а ион Mg²⁺ – в растворе, т. е. разделение возможно.

Таблица 7