Произведение растворимости. К равновесным системам следует отнести также и систему труднорастворимый электролит – его насыщенный раствор

К равновесным системам следует отнести также и систему труднорастворимый электролит – его насыщенный раствор. В этом случае мы имеем дело с динамическим гетерогенным равновесием осадок ↔ насыщенный раствор, например

В этом растворе концентрация ионов очень мала и вследствие этого взаимодействие их друг с другом практически отсутствует.

Константу равновесия для гетерогенной системы можно записать так:

концентрацию твердой фазы AgCl_k можно считать постоянной, тогда

С другой стороны,

Так как ∆G⁰_Ag⁺ , ∆G⁰_Cl^-, и ∆G⁰_AgCl – постоянные величины, то

В общем виде для уравнения

В насыщенном растворе труднорастворимого сильного электролита произведение концентрации его ионов в степенях стехиометрических коэффициентов при данной температуре есть величина постоянная, называемая произведением растворимости (ПР).

Произведение растворимости характеризует растворимость труднорастворимого электролита при данной температуре. Из двух однотипных солей, например, CaSO₄ с ПР = 2,5∙10^–5 и BaSO₄ с ПР = 1,1∙10^–10, большей растворимостью обладает та соль, у которой ПР больше.

Концентрация каждого иона в насыщенном растворе электролита может быть изменена, но при этом изменяется и концентрация другого иона так, что произведение концентраций сохраняет прежнюю величину. Поэтому, если в насыщенный раствор электролита ввести некоторое количество одного из ионов, входящих в состав электролита, то концентрация другого иона должна уменьшиться и часть растворенного электролита выпадет в осадок, то есть растворимость электролита понижается от введения в раствор одноименных ионов.

В общем виде растворимость L труднорастворимого электролита A_nB_m определяется соотношением

Изотерма Вант-Гоффа для процесса растворения

имеет вид

где C _Ag+ и C _Cl^- – неравновесные концентрации.

В состоянии равновесия (ΔG = 0)

тогда для изотермы имеем

ПК – произведение концентраций ионов в степенях, соответствующих стехиометрическим коэффициентам для системы в неравновесном состоянии.

Зная ПК и сравнив его с ПР, можно установить, растворится или выпадет осадок при данной температуре:

1. Если ПК = ПР, ΔG = 0 – система находится в состоянии равновесия (раствор насыщенный).

2. Если ПК < ПР, ΔG < 0 – самопроизвольно протекает процесс растворения осадка.

Если ПК > ПР, ΔG > 0 – возможен только обратный процесс – выпадение осадка.

Лабораторная работа № 8

Растворимость. Гетерогенное равновесие в растворах электролитов. Произведение растворимости

Цель работы: Изучение условий образования и растворения осадков малорастворимых соединений.

Меры предосторожности при выполнении работы:

1. При работе с раствором щелочи добавлять раствор щелочи следует осторожно, по каплям, используя для этой цели пипетки.

2. При работе с центрифугой следует строго придерживаться правил, предусмотренных инструкцией:

а) пробирки заполнять раствором, подлежащим центрифугированию, не более, чем на 1/3;

б) обязательно поместить в центрифугу пробирку с противовесом - раствором, равным по объему центрифугируемому;

в) включать центрифугу только при закрытой камере, при малой скорости. Затем постепенно увеличивать скорость вращения до указанной величины (отметка по шкале);

г) открывать камеру центрифуги только после полного прекращения вращения.

3. Опыты с использованием растворов хлороводородной, уксусной кислот, а также гидроксида аммония проводить под тягой!