Таблица 3 Названия наиболее распространенных анионов и солей

Аквариумист может встретиться с двойными солями, например, с алюмокалиевыми квасцами (сульфатом калия-алюминия) KAl(SO₄)₂, при диссоциации которых образуются катионы двух металлов:

KAl(SO₄)₂ = K⁺ + А1³⁺ + 2SO₄²⁻

Наконец, надо сказать еще об одной разновидности солей. Это — кристаллогидраты, вещества, удерживающие воду в твердом состоянии. Многие читатели наверняка знакомы с таким соединением как медный купорос. Он относится к кристаллогидратам: CuSO₄ • 5H₂O (точка в формуле означает химическое соединение воды с солью). При растворении, вода отщепляется от сульфата меди (II), и он диссоциирует на ионы как обычная соль:

CuSO₄ = Cu²⁺ + SO₄²⁻

При нагревании кристаллогидратов вода отщепляется от них:

Многие вещества (не только соли, но и некоторые кислоты) чаще встречаются в виде кристаллогидратов. При использовании этих соединений для приготовления растворов многие делают ошибку в расчетах, не учитывая воду, входящую в состав вещества. Как надо правильно делать расчёт, мы покажем на примере.

Пример. Для приготовления раствора требуется 12 г сульфата меди (II) CuSO₄. Рассчитайте массу кристаллогидрата CuSO₄ • 5H₂O, который может заменить требуемый сульфат меди (II).

Решение. Рассчитываем молярную массу сульфата меди (II):  

M_r(CuSO₄) = A_r(Cu) + A_r(S) + 4A_r(O);      M_r(CuSO₄) = 64 + 32 + 4 • 16= 160.

Молярная мacca равна: M(CuSO₄) = 160 г/моль. Для кристаллогидрата CuSO₄ • 5H₂O(кр) получаем:

M_r(кр) = M_r(CuSO₄) + 5 • M_r(H₂O);         M_r(кр) = 160 + 5 • 18 = 250.

Следовательно, молярная масса кристаллогидрата будет равна: M_r(кр) = 250 г/моль.

Массу требуемого кристаллогидрата можно рассчитать, используя соотношение:

Отсюда получаем:

Таким образом, для приготовления раствора вместо 12 г CuSO₄ необходимо взять 18,75 г CuSO₄ • 5H₂O. При этом надо учесть, что воды в качестве растворителя надо взять меньше на 18,75 г — 12 г = 6,75 г.

При использовании различных электролитов в качестве добавок в аквариумную воду (также при изготовлении лечебных растворов, удобрений и других растворов) необходимо знать растворимость веществ в воде. Растворимость можно определить по справочникам, а в простейших случаях удобно пользоваться таблицей растворимости солей и оснований в воде (табл. 4).

Анализируя табл. 4, следует обратить внимание на вещества, напротив которых стоит символ «н» (практически нерастворимые). Не следует понимать, что эти вещества вообще не растворяются в воде. Рассмотрим, например, сульфат свинца PbSO₄, относящийся к группе малорастворимых соединений. Действительно, если вы возьмете достаточно концентрированные растворы хорошо растворимых солей Pb(NO₃)₂ и Na₂SO₄ и сольете вместе, то образуется осадок, состоящий из сульфата свинца:

Pb(NO₃)₂ + Na₂SO₄ = PbSO₄ ↓ + 2NaNO₃

Однако небольшая часть PbSO₄ остается в растворе: в 100 мл воды может растворяться 4,55 мг этой соли — достаточно, чтобы оказывать существенное влияние на обитателей аквариума и гидрохимические процессы в нем.

Таблица 4 Растворимость солей и оснований в воде

Примечание: р — растворимое вещество (в 100 г воды более 1 г вещества), м — мало растворимое вещество (в 100 г воды растворяется от 0,1 г до 1 г вещества), н — практически нерастворимое вещество (в 100 г воды растворяется менее 0,1 г вещества). Символ «-» означает, что вещество не существует или разлагается водой.

Растворяясь в очень небольшой степени, малорастворимые (и «практически нерастворимые») вещества быстро образуют насыщенный раствор и практически полностью диссоциируют на ионы. Для характеристики растворимости таких веществ используется величина, называемая произведением растворимости (ПР), которая представляет собой произведение концентраций ионов (в моль/л) в насыщенном растворе данной соли. Например, для хлорида свинца РbС1₂ (РbС1₂ = Рb²⁺ + 2Cl^‾‾) произведение растворимости запишется так:

ПР(РbCl₂) = c(Рb²⁺, нас) • c(Cl^‾‾, нас)

где c(Рb²⁺, нас) и c(Cl^‾‾, нас) — концентрации ионов в моль/л в насыщенном растворе РbCl₂.

Оказывается, что при данной температуре произведение растворимости малорастворимого электролита есть постоянная величина. Значения ПР ряда веществ, соответствующие температурным условиям аквариума (20—25°C), приведены в табл. 5.