Лекция 13. Произведение растворимости. Ионно-обменные реакции

Расчет рН в растворах сильных и слабых оснований

1. Диссоциация сильного основания (LiOH, NaOH, KOH, RbOH, CsOH, FrOH, Ca(OH)₂, Sr(OH)₂, Ba(OH)₂) протекает практически полностью:

NaOH Na⁺ + OH^– (сильное основание - сильный электролит)

Можно считать, что [ОH^-] = С_щел, где С_щел - молярная концентрация сильного основания (щелочи). Расчет рН раствора сильного основания проводят по схеме: рОН = - lg а _ОН- = - lg f _ОН-[ОH^-]; рН = 14 – рОН.

2. Диссоциация слабого основания протекает незначительно, частично:

NH₃∙H₂O NH₄⁺ + OH^– (слабое основание - слабый электролит)

Молярную концентрацию гидроксид – ионов [ОH^-] в растворе слабого основания рассчитывают по закону разведения Оствальда:

, где α – степень диссоциации основания, С_осн –

молярная концентрация основания, К_осн – константа диссоциации основания, характеризует силу основания: чем меньше константа диссоциации, тем слабее основание.

Контрольные вопросы:

1. Диссоциация воды, ионное произведение воды.

2. Водородный показатель (рН), гидроксильный показатель (рОН).

3. Расчет рН растворов сильных кислот и оснований.

4. Расчет рН растворов слабых кислот и оснований.

Список рекомендуемой литературы:

1. Глинка Н.Л. Общая химия: учеб. пособие для вузов / Н.Л. Глинка. - М.: КНОРУС, 2009. - С. 258.

2. Коровин Н.В. Общая химия: учебник для технических направл. и спец. вузов - 7-е изд., испр. - М.: Высшая школа, 2006. - С. 215-218, 224 – 231.

С.Б. Денисова, Е.А. Буйлова, Д.Р. Галиева

Ключевые слова: малорастворимые сильные электролиты, произведение растворимости, растворимость, ионно-обменные реакции, реакция нейтрализации.

Насыщенный раствор находится в равновесии с твердой фазой растворяемого вещества. Гетерогенное равновесие «осадок насыщенный раствор» характеризует константа равновесия. Если малорастворимый электролит диссоциирует по уравнению A_mB_n mAⁿ⁺ + nB^m-,

то выражение для константы равновесия – произведения растворимости () – будет иметь вид: К_р = = [Aⁿ⁺]^m·[B^m-]ⁿ, где [Aⁿ⁺], [B^m-] – молярные концентрации ионов Aⁿ⁺ и B^m- соответственно, в насыщенном растворе. Например, для равновесия: СaSO₄ Ca²⁺ + SO₄^2–

= 3,72∙10^-5 [моль²/л²] (при 25^оС)

Следовательно, для насыщенного водного раствора малорастворимого электролита произведение равновесных молярных концентраций его ионов в степенях, равных стехиометрическим коэффициентам, есть величина постоянная при данной температуре, и называемая произведением растворимости. Зная произведение растворимости (ПР), можно вычислить растворимость вещества (S) при данных условиях, т.е. концентрацию насыщенного раствора в [моль/л] и в [г/л]. Например, для бинарных электролитов (ВaSO₄, СaСO₃, AgI и др.) растворимость [моль/л] численно равна:.

В ненасыщенном растворе возможно растворение дополнительного количества вещества, так как концентрация меньше, чем в насыщенном. Из перенасыщенного раствора осадок образуется, так как его концентрация больше, чем в насыщенном.

Отсюда вытекают условия образования и растворения осадка:

1) если [Aⁿ⁺]^m·[B^m-]ⁿ = ПР_AmBn, то осадок находится в равновесии с раствором (насыщенный раствор);

2) если [Aⁿ⁺]^m·[B^m-]ⁿ > ПР_AmBn, то осадок выпадает (перенасыщенный раствор);

3) если [Aⁿ⁺]^m·[B^m-]ⁿ < ПР_AmBn, то осадок растворяется (ненасыщенный раствор).

Важным следствием является правило, используемое для более полного удаления из раствора какого-либо иона: растворимость малорастворимого электролита уменьшается при введении хорошо растворимого электролита, имеющего одноименный (общий) ион с малорастворимым электролитом.

В водных растворах электролитов химические реакции протекают с участием ионов, такие реакции называются ионно-обменными, а уравнения этих реакций – ионными уравнениями.

В ионных уравнениях реакций формулы сильных электролитов записываются в виде ионов, формулы слабых электролитов, осадков и газов – в виде молекул.