Диссоциация кислот и оснований
В растворах слабых электролитов процесс диссоциации протекает обратимо, поэтому к нему можно применить закон действия масс. Так в растворе уксусной кислоты процесс диссоциации обратим:
CH3COOH ⇄ CH3COO¯ + H +
константа равновесия равна:
Константу равновесия для процесса диссоциации называют константой диссоциации и обозначают Кд. Константы диссоциации кислот и оснований приводятся в справочной литературе.
Многоосновные кислоты диссоциируют ступенчато; на каждой ступени отщепляется один ион водорода, поэтому число ступеней диссоциации равно основности кислоты. Каждая ступень характеризуется своей константой диссоциации:
I ступень диссоциации угольной кислоты:
H2CO3 ⇄ H+ + HCO3¯
II ступень диссоциации угольной кислоты:
HCO3−⇄ H+ + CO32−
Первый ион водорода отрывается от молекулы легче, чем следующие, т.к. возрастает отрицательный заряд кислотного остатка, константа диссоциации по первой ступени больше, чем по второй и третей ступенях – .
Диссоциация слабых оснований также протекает по ступеням; на каждой ступени отщепляется один гидроксид-ион, поэтому число ступеней диссоциации равно кислотности основания. Каждая ступень характеризуется своей константой диссоциации:
I ступень диссоциации гидроксида железа (II):
Fe(OH)2 ⇄ FeOH + + OH¯
II ступень диссоциации гидроксида железа (II):
FeOH + ⇄ Fe 2+ + OH¯
Ступенчатой диссоциацией объясняется способность оснований многовалентных металлов образовывать основные соли, например Fe(OH)2Cl, FeOHCl2.
Произведение растворимости
Понятие «произведение растворимости» (ПР), рассматривается для малорастворимых соединений (абсолютно нерастворимых веществ нет).
Запишем закон действия масс для гетерогенной системы – насыщенному раствору малорастворимого соединения:
АxBy ⇄ xAy+ + yBx−
При постоянной температуре количество АxBy в растворе неизменно, т.к. соль очень плохо растворяется в воде, поэтому добавление новых количеств этой соли не меняет ее концентрацию в растворе. В системе устанавливается равновесие между раствором и твердой фазой, т.е. в раствор переходит столько же ионов, сколько их возвращается в осадок.
,
т.к. концентрация АxBy является величиной постоянной, то можно объединить две константы в одну:
В насыщенном растворе малорастворимого соединения произведение концентрации его ионов в степени их стехиометрических коэффициентов есть величина постоянная, называемая произведением растворимости – ПР.Значения ПР приводятся в таблице 5.1.
Для однотипных трудно растворимых веществ: чем больше произведение растворимости вещества, тем больше оно растворяется в воде.
Условие выпадения и растворения осадка:
Соединение выпадает в осадок если:
Соединение растворяется если:
Таблица 5.1
Произведение растворимости (ПР) некоторых соединений
(температура 298К, S-растворимость, г/100 г воды)
Вещество | ПР | S |
AgCl | 1,77·10−10 | 1,90·10−4 |
Ag2CrO4 | 4,05·10−12 | 3,30·10−3 |
Ag3 PO4 | 1,46·10−21 | 1,14·10−4 |
Ag2S | 5,70·10−51 | 1,13·10−17 |
Ag2SO4 | 7,70·10−5 | 0,84 |
Al(OH)3 | 5,10·10−33 | 3,71·10−9 |
BaCO3 | 8,10·10−9 | 1,80·10−3 |
BaCrO4 | 2,40·10−10 | 3,90·10−4 |
Ba F2 | 1,70·10−6 | 0,13 |
BaSO4 | 1,08·10−10 | 2,40·10−4 |
CaCO3 | 9,30·10−9 | 9,80·10−4 |
CaF2 | 3,40·10−11 | 1,60·10−3 |
Ca(OH)2 | 5,47·10−6 | 8,21·10−2 |
Ca3(PO4)2 | 1,00·10−25 | 1,20·10−4 |
CaSO4 | 6,10·10−5 | 0,10 |
Co(OH)2 | 1,60·10−18 | 6,80·10−6 |
CoS | 3,10·10−23 | 5,57·10−12 |
Cu(OH)2 | 2,20·10−20 | 1,47·10−6 |
CuS | 3,20·10−38 | 1,79·10−19 |
FeCO3 | 2,10·10−11 | 5,30·10−5 |
Fe(OH)2 | 1,65·10−15 | 6,20·10−5 |
Fe(OH)3 | 3,80·10−38 | 1,94·10−10 |
FeS | 3,70·10−19 | 6,08·10−10 |
Hg S | 4,00·10−53 | 6,32·10−27 |
MgCO3 | 2,00·10−4 | 0,12 |
Mg(OH)2 | 5,50·10−12 | 6,40·10−4 |
Mn(OH)2 | 1,30·10−18 | 6,10·10−6 |
Mn S | 7,00·10−16 | 2,30·10−7 |
Ni(OH)2 | 1,60·10−14 | 1,50·10−4 |
Ni S | 3,00·10−21 | 5,48·10−11 |
PbCl2 | 2,40·10−4 | 1,08 |
PbCrO4 | 1,80·10−14 | 4,30·10−6 |
PbS | 3,40·10−28 | 1,84·10−14 |
PbSO4 | 1,60·10−8 | 3,80·10−3 |
Sn(OH)2 | 5,00·10−26 | 3,30·10−8 |
SnS | 1,00·10−27 | 3,16·10−16 |
Zn(OH)2 | 1,30·10−17 | 1,40·10−5 |
ZnS | 7,40·10−27 | 8,60·10−14 |