Произведение растворимости

Понятие произведения растворимости связано с растворами малорастворимых сильных электролитов. Большинство малорастворимых электролитов в очень разбавленных растворах диссоциируют полностью, т.е. их можно рассматривать как сильные электролиты. Поэтому все приведенные ниже рассуждения относятся не только к растворам солей, но и к растворам оснований, таких как Al(OH)₃, Fe(OH)₃, Cu(OH)_2,, Th(OH)₄ и др.

При постоянной температуре в насыщенном растворе малорастворимого электролита устанавливается термодинамическое равновесие между твердой фазой и ионами в растворе:

K _m А _{n (т)} D K _m А _{n (р)} = m + n ,

или, с учетом полной диссоциации электролита:

K _m А _{n (т)} D m + n .

В случае очень низкой растворимости электролита образуется крайне разбавленный раствор, который можно считать идеальным и использовать концентрационную константу равновесия:

K_с = .

Концентрация твердой фазы [K _m А _{n (т)}]=const, отсюда:

K_с [K _m А _{n (т)}] = [ ] ^m [ ] ⁿ = ПР = const. (9)

При постоянной температуре в насыщенном растворе произведение концентраций (или активностей) ионов, на которые диссоциирует электролит, с учетом степеней, соответствующих стехиометрическим коэффициентам, есть величина постоянная. Она называется произведением растворимости (ПР) малорастворимого электролита.

Чем меньше значение ПР, тем хуже растворяется соединение. При внесении в раствор избытка ионов или выпадет дополнительное количество осадка, изменятся концентрации ионов в растворе (сдвиг равновесия диссоциации влево по принципу Ле-Шателье), но величина ПР останется постоянной при неизменной температуре.

Условием образования осадка является превышение произведения концентраций ионов над величиной произведения растворимости: С^m ()× Сⁿ () > ПР. Когда в растворе C^m ()× Cⁿ () < ПР, то электролит будет растворяться до тех пор, пока произведение концентраций ионов не сравняется со значением ПР.

Растворимость S, равная молярной концентрации насыщенного раствора, и произведение растворимости ПР малорастворимого электролита взаимосвязаны. Из стехиометрии реакции

K _m А _{n (т)} D m + n .

Следует, что молярные концентрации ионов насыщенного раствора связаны с растворимостью соотношениями:

K _m А _{n (т)} D m + n .

Если коичество моль K _m А _{n (т),} растворившихся в 1 л раствора = S, то количество образовавшихся ионов тогда

[ ]= mS и [ ]= nS.

Следовательно:

ПР = (mS) ^m (nS) ⁿ (степени из закона действующих масс, см. ур. Для ПР выше). (10)

Если в растворе появляются одноименные ионы (добавляем вещество, которое диссоциирует на или ), то происходит смещение равновесия (мы добавили продукты) и устанавливаются новые равновесные концентрации ионов, в то время как ПР остается постоянным.

Пусть в 1 л раствора в котором уже установилось равновесие

K _m А _{n (т)} D m + n .

Добавили 0,01 моль KY (сильный электролит, который хорошо растворяется в воде). Появляющиеся одноименные ионы смещают равновесие в сторону исх. вещества K _m А _{n (т)}, т.е. его растворимость уменьшается и равновесные концентрации ионов меняются.

Пусть новое значение растворимости K _m А _{n (т)} равно J (моль/л), тогда

ПР = (mJ+0,01) ^m (nJ) ⁿ