Факторов на полноту осаждения осадков и их растворение

Гетерогенные равновесия в аналитической химии. Способы выражения

Растворимости малорастворимых электролитов. Произведение

Растворимости малорастворимого сильного электролита. Условие

Образования осадков малорастворимых сильных электролитов. Дробное

Осаждение и дробное растворение осадков. Перевод одних

Малорастворимых электролитов в другие. Влияние посторонних

Электролитов на растворимость малорастворимых сильных электролитов(влияние добавок электролита с одноименным ионом, влияние добавок

Постороннего (индифферентного) электролита). Влияние различных

факторов на полноту осаждения осадков и их растворение.

----------------Гетерогенные равновесия в аналитической химии (в аналитике)------------------------------------
Закон действующих масс применим как к гомогенным равновесиям (например, к равновесиям в жидких растворах), так и к гетерогенным равновесиям, т. е. к равновесиям в гетерогенных системах.

Гетерогенная система - это система, состоящая из нескольких фаз, например, из двух несмешивающихся жидких фаз, из твердой и жидкой фаз и т. д.

Гетерогенное равновесие˗ это равновесие, устанавливающееся на границе раздела фаз.

В аналитической химии часто встречаются гетерогенные системы и равновесия двух типов: осадок (твердая фаза) какого-либо вещества, на­ходящийся в равновесии с насыщенным раствором того же вещества (жидкая фаза), и две равновесные жидкие фазы, например, водный рас­твор и органический растворитель, не смешивающиеся друг с другом, между которыми распределено растворенное вещество, находящееся в равновесии с обеими жидкими фазами.

Примером системы первого типа может служить насыщенный вод­ный раствор сульфата бария ВаSO4, находящийся в равновесии с осадком сульфата бария.
Примером системы второго типа может служить экстракционная система, состоящая из слоя жидкого тетрахлорида углерода Факторов на полноту осаждения осадков и их растворение - student2.ru , над которым расположен водный слой; причем в обеих контактирующих жидких фазах растворен молекулярный иод Факторов на полноту осаждения осадков и их растворение - student2.ru , вследствие чего жидкая органическая фаза окрашена в фиолетовый цвет (основная часть иода содержится в жидкой органической фазе), а водная ˗ в желтый.
В гетерогенной системе при постоянной температуре рано или позд­но самопроизвольно достигается состояние равновесия.

---------Способы выражения растворимости малорастворимых сильных электролитов---------------------
Сильные электролиты, растворимость которых не превышает 10-3 моль/л, обычно считают малорастворимыми. Примером могут служить такие соли, как сульфат бария Факторов на полноту осаждения осадков и их растворение - student2.ru , карбонат кальция Факторов на полноту осаждения осадков и их растворение - student2.ru , хлорид серебра Факторов на полноту осаждения осадков и их растворение - student2.ru , растворимость которых в воде очень низкая. Растворившаяся часть малорастворимого сильного электролита в растворе полно­стью распадается на ионы. Непродиссоциировавшие молекулы сильного электролита в растворе отсутствуют.

Под растворимостью обычно подразумевают концентрацию насыщенного раствора данного вещества при определенной температуре. Используют различные способы выражения растворимости, например, массовую растворимость вещества Факторов на полноту осаждения осадков и их растворение - student2.ru , молярную растворимость вещества Факторов на полноту осаждения осадков и их растворение - student2.ru и др.

^ Массовая растворимость вещества ст - это масса растворенного ве­щества в граммах, содержащаяся в одном литре его насыщенного раствора:

Факторов на полноту осаждения осадков и их растворение - student2.ru ,

где т ˗ масса растворенного вещества, г; V ˗ объем насыщенного раствора, л. Массовая растворимость вещества выражается в г/л.

^ Молярная растворимость вещества Факторов на полноту осаждения осадков и их растворение - student2.ru ˗ это количество растворенного вещества (т. е. число молей этого вещества), содержащееся в одном литре егонасыщенного раствора:

Факторов на полноту осаждения осадков и их растворение - student2.ru ,

где т ˗ масса растворенного вещества, г; М ˗ молярная масса растворенного вещества в г/моль; V ˗ объем насыщенного раствора, л. Молярная растворимость вещества выражается в моль/л.

Применяются и другие способы выражения растворимости и иные обозначения.

Растворимость малорастворимого сильного электролита зависит от его природы и природы растворителя, температуры, давления (обычно зависимость от давления мала, если не поглощаются и не выделяются газообразные вещества), присутствия других электролитов в растворе (как имеющих, так и не имеющих одноименные ионы с рассматриваемым малорастворимым электролитом), а также различных веществ (в том чис­ле нейтральных молекул), способных образовывать комплексные соеди­нения с данным малорастворимым электролитом или вступающих с ним в другие химические реакции.

--------------Произведение растворимости малорастворимого сильного электролита----------------------------
Произведение растворимости малорастворимого сильного электро­лита ˗ это величина, равная произведению равновесных активностей (или равновесных концентраций) ионов данного электролита в его насы­щенном растворе в степенях, равных соответствующим стехиометрическим коэффициентам. Применимо к сильным электролитам, у которых молярная растворимость S=10-3 моль/л. Обозначается символами ПР, Факторов на полноту осаждения осадков и их растворение - student2.ru , Факторов на полноту осаждения осадков и их растворение - student2.ru и т. д. Мы в дальнейшем будем обозначать произведение раствори­мости символом Факторов на полноту осаждения осадков и их растворение - student2.ru .

для любого малорастворимого сильного электролита, мы можем заключить, что про­изведение растворимости есть постоянная величина при постоянной температуре.

---------------------Условие образования осадков малорастворимых сильных электролитов------------------
Рассмотрим условие образования осадка малорастворимого сильного электролита в частном случае - образование осадка сульфата бария BaSO4 в водной среде. Произведение растворимости этой соли для чистой водной среды

Факторов на полноту осаждения осадков и их растворение - student2.ru = [Ba2+] Факторов на полноту осаждения осадков и их растворение - student2.ru = const при Т= const.

Концентрации ионов бария с(Ва2+) и сульфат-ионов c Факторов на полноту осаждения осадков и их растворение - student2.ru в растворе сульфата бария в чистой воде одинаковы и равны концентрации с раство­ренного сульфата бария, независимо от того, является ли раствор насы­щенным или ненасыщенным:
Назовем произведение концентраций ионов c(Ba2+)c Факторов на полноту осаждения осадков и их растворение - student2.ru ионным про­изведением.

В ненасыщенном растворе сульфата бария концентрации ионов с(Ва2+) и c Факторов на полноту осаждения осадков и их растворение - student2.ru меньше их концентрации ^ S в насыщенном растворе, поэтому ионное произведение меньше произведения растворимости:

с(Ва2+) < S, c Факторов на полноту осаждения осадков и их растворение - student2.ru <S,

c(Ba2+)c Факторов на полноту осаждения осадков и их растворение - student2.ru = с2 < Факторов на полноту осаждения осадков и их растворение - student2.ru = S2.

Из ненасыщенного раствора осадок сульфата бария не выпадает.

Если ионное произведение будет больше произведения растворимо­сти, то это означает, что концентрация ионов в растворе выше их моляр­ной растворимости:

с(Ва2+) > S, c Факторов на полноту осаждения осадков и их растворение - student2.ru >S,

c(Ba2+)c Факторов на полноту осаждения осадков и их растворение - student2.ru > Факторов на полноту осаждения осадков и их растворение - student2.ru = S2,

т. e. раствор - пересыщенный. Осадок будет выпадать до тех пор, пока концентрации ионов станут равными их концентрации в насыщенном растворе, т. е. до тех пор, пока ионное произведение сравняется с произ­ведением растворимости:

с(Ва2+) = S, c Факторов на полноту осаждения осадков и их растворение - student2.ru = S,

c(Ba2+)c Факторов на полноту осаждения осадков и их растворение - student2.ru = Факторов на полноту осаждения осадков и их растворение - student2.ru = S2.

Таким образом, условием образования осадка сульфата бария и выпадения его из раствора является неравенство

c(Ba2+)c Факторов на полноту осаждения осадков и их растворение - student2.ru > Факторов на полноту осаждения осадков и их растворение - student2.ru (BaSO4) , (3.4)

т. е. ионное произведение должно быть больше произведения раствори­мости.

Аналогично условию (3.4) можно указать условия образования осадков и для других малорастворимых сильных электролитов, например:

а) для тиоцианата серебра АgSCN ( Факторов на полноту осаждения осадков и их растворение - student2.ru = 1,1 ∙ 10-12)

с(Аg+)с(NCS-) > Факторов на полноту осаждения осадков и их растворение - student2.ru ( АgSCN) = 1,1 ∙ 10-12;

б) для сульфида платины PtS ( Факторов на полноту осаждения осадков и их растворение - student2.ru = 8 ∙ 10-73)

с(Pt2+)с(S2-) > Факторов на полноту осаждения осадков и их растворение - student2.ru ( PtS) = 8 ∙ 10-73;

в) дня ортофосфата кальция Са3(РO4)2 ( Факторов на полноту осаждения осадков и их растворение - student2.ru = 2,0 ∙ 10-29)

с(Ca2+)с( Факторов на полноту осаждения осадков и их растворение - student2.ru ) > Факторов на полноту осаждения осадков и их растворение - student2.ru [ Са3(РO4)2] = 2,0 ∙ 10-29;

г) для гидроксида марганца (IV) Mn(ОН)4 ( Факторов на полноту осаждения осадков и их растворение - student2.ru = 1 ∙ 10-56)

с(Mn4+)с(OH-)4 > Факторов на полноту осаждения осадков и их растворение - student2.ru [Mn(ОН)4] = 1 ∙ 10-56;

д) для гексанитрокобальтата (III) натрия и калия NaK2[Co(NO2)6] ( Факторов на полноту осаждения осадков и их растворение - student2.ru = 2,2 ∙ 10-11)

с(Na+)с(K+)2c{[Co(NO2)6]3-} > Факторов на полноту осаждения осадков и их растворение - student2.ru {NaK2[Co(NO2)6]}=2,2∙10-11

В общем случае условие образования осадка малорастворимого сильного электролита КnАm, состоящего из п катионов Кm+ и т анионов An- , имеет вид:

cnm+m(An-)> Факторов на полноту осаждения осадков и их растворение - student2.runАm) (3.5)

т. е. ионное произведение должно быть больше произведения раствори­мости сильного малорастворимого электролита.

Если ионное произведение меньше произведения растворимости, то осадок не выпадает.

---------------------Дробное осаждение и дробное растворение осадков--------------------------------
Учет величин Факторов на полноту осаждения осадков и их растворение - student2.ru и S позволяет осуществлять избирательное осаждение различных ионов, что широко используется в качест­венном химическом анализе.

Так, например, прибавление насыщенного водного раствора сульфа­та кальция СаSO4 к водным растворам солей катионов стронция Sr2+, свинца Рb2+, бария Ва2+ приводит к помутнению растворов вследствие образования осадков сульфатов стронция SrSO4, свинца РbSO4 или бария ВаSO4 соответственно, поскольку эти сульфаты менее растворимы в во­де, чем сульфат кальция. В то же время прибавление насыщенного вод­ного раствора сульфата бария к растворам солей кальция, стронция и свинца не вызывает образование осадков соответствующих сульфатов и помутнение раствора. Эти явления можно объяснить, если сравнить про­изведения растворимости сульфатов кальция, стронция, свинца, бария

Действительно, при комнатной температуре произведение раствори­мости указанных сульфатов уменьшается в последовательности:

Факторов на полноту осаждения осадков и их растворение - student2.ru (CaSO4)=2,5∙10-5 > Факторов на полноту осаждения осадков и их растворение - student2.ru (SrSO4)=3,2∙10-7> Факторов на полноту осаждения осадков и их растворение - student2.ru (PbSO4) = 1,6∙10-8>

Факторов на полноту осаждения осадков и их растворение - student2.ru (BaSO4)=1,1∙10-10.

В насыщенном водном растворе сульфата кальция концентрация сульфат-ионов равна 5∙10-3 моль/л, а в насыщенном водном растворе сульфата бария -1,05∙10-5 моль/л, т. е. примерно на два порядка мень­ше. Прибавим к раствору какой-то соли бария насыщенный раствор сульфата кальция (или наоборот). Чтобы из раствора начал выпадать оса­док сульфата бария, необходимо выполнение условия (3.4), т. е. ионное произведение

c(Ba2+)c Факторов на полноту осаждения осадков и их растворение - student2.ru >1,1∙10-10.

Но концентрация сульфат-ионов c Факторов на полноту осаждения осадков и их растворение - student2.ru 5∙10-3моль/л (полагая, что смешение растворов мало влияет на концентрацию насыщенного раство­ра сульфата кальция). Тогда концентрацию ионов бария [Ва2+], выше ко­торой будет наблюдаться выпадение осадка сульфата бария, можно рас­считать следующим образом:

[Ва2+][ Факторов на полноту осаждения осадков и их растворение - student2.ru ] = 1,1∙10-10,

[Ва2+] = 1,1∙10-10/[ Факторов на полноту осаждения осадков и их растворение - student2.ru ] 1,1∙10-10/5∙10-3= 0,22 ∙ 10-7 моль/л.

При такой концентрации ионов бария будет наблюдаться образование осадка в насыщенном растворе сульфата кальция. Это очень низкая кон­центрация, значительно ниже, чем даже в насыщенном водном растворе чистого сульфата бария (1,05∙10-5 моль/л). Поэтому при содержании ио­нов бария в растворес(Ва2+) > 0,22 ∙ 10-7 моль/л прибавление насыщенно­го раствора сульфата кальция и приводит к образованию осадка и помут­нению раствора.

Рассуждая аналогичным образом, можно объяснить, почему наблю­дается помутнение растворов вследствие образования осадков сульфатов при прибавлении: насыщенного раствора сульфата кальция к растворам солей стронция и свинца (помимо растворов солей бария), насыщенного раствора сульфата стронция к растворам солей свинца и бария; насыщен­ного раствора сульфата свинца к растворам солей бария.

На основе сопоставления значений Факторов на полноту осаждения осадков и их растворение - student2.ru , S можно также объяснить явление избирательного (дробного) растворениятого или иного малорастворимого сильного электролита, находящегося в смеси с осадками других малорастворимых сильных электролитов.

Пусть, например, имеется смесь осадков сульфатов кальция, свинца и бария в водной среде. Если в эту систему прибавить раствор соли стронция Sr2+, то кальций из осадка перейдет в раствор, а стронций, наоборот, перейдет в осадок в виде сульфата стронция:

CaSO4 (т) SrSO4(т)

PbSO4(т)+Sr2+ →PbSO4(т)+Ca2+ (раствор)

BaSO4(т) BaSO4(т)

т. е. в системе протекает гетерогенная реакция
СаSO4(т) + Sr2+ (раствор) → SrSO4(т)+Са2+ (раствор)
Объясняется это тем, что растворимость сульфата стронция меньше рас­творимости сульфата кальция. Сульфаты свинца и бария останутся в осадке, так как их растворимость меньше растворимости сульфата стронция.

Чем больше различие между значениями произведения растворимости однотипных малорастворимых сильных электролитов, тем легче можно провести селективное осаждение или селективное растворение.

--------------------Перевод одних малорастворимых электролитов в другие----------------------------
При проведении анализа иногда возникает необходимость перевести малорастворимые осадки в другие, также малорастворимые осадки.

Так, например, при систематическом анализе катионов для отделения катионов кальция, стронция и бария от остальных катионов их осаждают разбавленной серной кислотой или растворами сульфатов, переводя в малорастворимые осадки сульфатов кальция СаSO4, стронция SrSO4 и бария ВаSO4. Осадок, состоящий из смеси этих сульфатов, отделяют от маточного раствора. Для открытия катионов кальция, стронция и бария в этой смеси ее необходимо перевести в растворимое состояние и в полу­денном растворе идентифицировать каждый из указанных катионов с помощью той или иной реакции. Однако сульфаты кальция, стронция и бария не растворяются ни в воде, ни в кислотах, ни в щелочах.

Для перевода катионов кальция, стронция и бария в раствор из осад­ка смеси их сульфатов эту смесь обрабатывают при нагревании раство­ром соды Na2СO3. При такой обработке твердые сульфаты переходят в твердые же карбонаты:

СаSO4 (т) СаСO3(т)

SrSO4 (т) + Na2СO3 → SrCO3(т) + Na2SO4

ВаSO4 (т) ВаСО3(т)

Образовавшуюся нерастворимую в воде смесь карбонатов растворяют в какой-либо кислоте (например, в уксусной):

СаСO3(т)+2Н+ → Са2+ + СO2 ↑ +Н2O

SrСO3(т) + 2Н+ → Sr2+ + СO2 ↑ +Н2O

ВаСO3 (т) + 2Н+ → Ва2+ + СO2 ↑ +Н2O

Катионы кальция, стронция и бария при этом переходят в раствор, в ко­тором их затем открывают различными реакциями.

Рассмотрим превращение твердых сульфатов в твердые карбонаты на примере перевода сульфата бария ВаSO4 в карбонат бария:

BaSO4 (т) + Na2CO3 →BaCO3(т) + Na2SO4

Произведения растворимости сульфата и карбоната бария равны соответ­ственно 1,1∙10-10 и 4,0∙10-10. Чтобы сульфат бария растворялся и затем переходил в осадок в форме карбоната бария, необходимо выполнение следующих условий:

с(Ва2+Факторов на полноту осаждения осадков и их растворение - student2.ru <1,1∙10-10,

с(Ва2+Факторов на полноту осаждения осадков и их растворение - student2.ru > 4,0∙10-10.

Поскольку ионное произведение с(Ва2+Факторов на полноту осаждения осадков и их растворение - student2.ru при этом меньше про­изведения растворимости сульфата бария, то он будет растворяться, а поскольку ионное произведение с(Ва2+)с( Факторов на полноту осаждения осадков и их растворение - student2.ru ) больше произведения растворимости карбоната бария, то перешедшие в раствор катионы бария будут осаждаться в форме карбоната бария. Сульфат-ионы станут накап­ливаться в растворе и их необходимо периодически удалять.

В равновесном растворе над осадком сульфата бария концентрация ионов бария равна

с(Ва2+)=[Ва2+]=(1,1∙10-10)1/2=1,05∙10-5 моль/л.

Следовательно, для образования осадка карбоната бария необходимо, чтобы концентрация карбонат-ионов Факторов на полноту осаждения осадков и их растворение - student2.ru превышала величину

[ Факторов на полноту осаждения осадков и их растворение - student2.ru ] = Факторов на полноту осаждения осадков и их растворение - student2.ru (ВаСO3)/[Ва2+] = 4,0∙10-10/1,05∙10-5 = 3,81∙10-5 моль/л.

Это значение соответствует очень низкой концентрации карбонат-ионов врастворе, которую легко превзойти на несколько порядков путем вве­дения соды Na23 в раствор. При большом избытке карбонат-ионов с( Факторов на полноту осаждения осадков и их растворение - student2.ru ) > 3,81∙10-5 моль/л ионное произведение с(Ва2+)с( Факторов на полноту осаждения осадков и их растворение - student2.ru ) будет вомного раз превышать произведение растворимости карбоната бария и последний выпадает в осадок. За счет этого в растворе понижается кон­центрация ионов бария с(Ва2+), увлекаемых в осадок карбоната бария, так что ионное произведение c(Ba2+)c Факторов на полноту осаждения осадков и их растворение - student2.ru становится меньше произведе­ния растворимости сульфата бария, который будет поэтому растворяться. Перешедшие в раствор ионы Ва2+ снова осаждаются в форме карбоната бария. Процесс продолжается до тех пор, пока практически весь твердый сульфат бария превратится в твердый карбонат бария.

Операцию обработки осадка сульфата бария раствором соды при на­гревании (нагревание применяют для повышения скорости процесса) по­вторяют несколько раз, периодически удаляя раствор, в котором накап­ливаются сульфат-ионы, поскольку они препятствуют растворению сульфата бария.

Аналогичным образом осуществляется и перевод твердых сульфатов кальция и стронция в твердые карбонаты кальция и стронция.

-----------------Влияние добавок посторонних электролитов на растворимость малорастворимых сильных электролитов-------------------------------------------------------------------

1. Влияние добавок электролита с одноименным ионом
Рассмотрим гетерогенное равновесие

BaSО4 (т) = Ва2+ + Факторов на полноту осаждения осадков и их растворение - student2.ru (водный раствор)

Это равновесие характеризуется константой равновесия -произведением растворимости Факторов на полноту осаждения осадков и их растворение - student2.ru = const при Т = const. Введем в систему раствори­мый электролит, содержащий одноименные ионы ( Факторов на полноту осаждения осадков и их растворение - student2.ru или Ва2+), например, ионы Факторов на полноту осаждения осадков и их растворение - student2.ru . Тогда концентрация этих ионов в растворе увеличится по сравнению с исходной концентрацией [ Факторов на полноту осаждения осадков и их растворение - student2.ru ], обусловленной растворимостью чистого сульфата бария. Но произведение растворимости - величина постоянная при постоянной температуре:

[Ba2+][ Факторов на полноту осаждения осадков и их растворение - student2.ru ] = const при Т = const.

Поэтому рост [ Факторов на полноту осаждения осадков и их растворение - student2.ru ] приведет к уменьшению концентрации ионов бария [Ва2+], т. е. растворимость сульфата бария уменьшится.

Аналогичное рассмотрение можно провести для любого другого электролита.

Таким образом, введение в раствор электролита, содержащего од­ноименные с осадком ионы, не образующие с ним растворимые ком­плексные соединения, понижает растворимость малорастворимого сильного электролита, т. е. увеличивает полноту осаждения вещества.

К такому же выводу можно прийти и на основе учета принципа смещения подвижного равновесия Ле Шателье-Брауна. Однако этот принцип позволяет сделать лишь качественное заключение о том, в ка­кую сторону смещается равновесие при введении одноименных ионов в раствор, тогда как использование произведения растворимости и концен­траций дает возможность получить количественные результаты.

Заметим, однако, что если вводимые одноименные с осадком ионы образуют с ним растворимые комплексные соединения, то при достаточ­но большом избытке этих ионов наблюдается не понижение растворимо­сти вещества, а, наоборот, растворение осадка.

Так, например, в присутствии иодид-ионов I- ионы двухвалентной ртути Hg2+ дают красный осадок иодида ртути(II):

Hg2+ + 2I- → HgI2

При избытке иодид-ионов в растворе гетерогенное равновесие HgI2(т) = Hg2+ +2I- (раствор) не смещается, однако, влево, как следовало бы ожидать, исходя из прин­ципа смещения подвижного равновесия Ле Шателье-Брауна. Наблюда­ется, наоборот, растворение осадка вследствие образования растворимых комплексных тетраиодомеркурат (II) - ионов

[HgI4]2-:

HgI2(т)+2I- →[HgI4]2-

2. Влияние добавок постороннего (индифферентного) электролита
Рассмотрим то же гетерогенное равновесие

BaSО4 (т) = Ba2+ + Факторов на полноту осаждения осадков и их растворение - student2.ru (раствор)

Введем в систему какие-то растворимые электролиты, не содержа­щие одноименных с осадком ионов (например, KCl, NaCl, NaNО3, NH4Br и т. д.). При этом общее число ионов в растворе возрастает, увеличива­ются силы электростатического взаимодействия между всеми ионами и повышается ионная сила раствора Факторов на полноту осаждения осадков и их растворение - student2.ru , где все символы имеют обычный смысл.

В этом случае коэффициенты активности f(Ва2+) и f( Факторов на полноту осаждения осадков и их растворение - student2.ru ) уже могут заметно отличаться от единицы, поэтому произведение раствори­мости следует выражать уже не через равновесные концентрации ионов [Ва2+] и [ Факторов на полноту осаждения осадков и их растворение - student2.ru ], а через их равновесные активности а(Ва2+) и a( Факторов на полноту осаждения осадков и их растворение - student2.ru ):
Факторов на полноту осаждения осадков и их растворение - student2.ru = a(Ba2+)a( Факторов на полноту осаждения осадков и их растворение - student2.ru ) = const.

Учитывая, что а(Ва2+) =f(Ва2+)[Ва2+] и a( Факторов на полноту осаждения осадков и их растворение - student2.ru )= f( Факторов на полноту осаждения осадков и их растворение - student2.ru )[ Факторов на полноту осаждения осадков и их растворение - student2.ru ], имеем:

Факторов на полноту осаждения осадков и их растворение - student2.ru = [Ва2+] [ Факторов на полноту осаждения осадков и их растворение - student2.ru ]f(Ва2+)f( Факторов на полноту осаждения осадков и их растворение - student2.ru ) = const. (3.6)
При не слишком высоких концентрациях растворов с ростом ионной силы раствора Iс коэффициенты активности ионов уменьшаются (становятся меньше единицы) в соответствии с уравнением второго приближения теории сильных электролитов Дебая и Хюккеля

Факторов на полноту осаждения осадков и их растворение - student2.ru
Но величина Факторов на полноту осаждения осадков и их растворение - student2.ru в уравнении (3.6) должна оставаться постоянной при постоянной температуре. Поэтому уменьшение произведения f(Ва2+)f( Факторов на полноту осаждения осадков и их растворение - student2.ru ) в формуле (4.6) должно компенсироваться увеличением произведения [Ba2+][ Факторов на полноту осаждения осадков и их растворение - student2.ru ] за счет возрастания равновесных концентра­ций [Ва2+] и [ Факторов на полноту осаждения осадков и их растворение - student2.ru ], т. е. происходит повышение растворимости осадка сульфата бария.

Аналогичные рассуждения справедливы для любого малорастворимого сильного электролита.

Таким образом, введение в гетерогенную систему добавок посто­роннего (индифферентного) электролита приводит к изменению рас­творимости малорастворимого сильного электролита вследствие изме­нения коэффициентов активности ионов.Это явление называется соле­вым эффектом.

При не очень больших значениях ионной силы раствора (картина, достаточно часто встречающаяся для аналитических систем) введение посторонних электролитов обычно повышает растворимость осадка,так как уменьшаются коэффициенты активности ионов. При больших значениях ионной силы раствора возможно не увеличение, а, наоборот, уменьшение растворимости осадка при введении в систему посторонних электролитов, так как при высоких ионных силах раствора, как было по­казано выше (см. гл. 3), коэффициенты активности ионов могут быть больше единицы. В общем случае следует говорить об изменении рас­творимости осадков.

Солевой эффект проявляется всегда, также и при введении в гетеро­генную систему таких электролитов, которые имеют с осадком одно­именные ионы. Однако солевой эффект в меньшей степени изменяет рас­творимость осадка (в несколько раз) по сравнению с влиянием одно­именных ионов (в несколько десятков и в сотни раз).

---------------Влияние различных факторов на полноту осаждения осадков и их растворение-----------------------
При использовании аналитических реакций, основанных на образо­вании осадков, первостепенное значение имеет полнота осаждения веще­ства из раствора. Обычно добиваются такой полноты осаждения, чтобы остаточное содержание в растворе осаждаемого вещества не превышало Факторов на полноту осаждения осадков и их растворение - student2.ru 10-6 моль/л. В таких случаях осаждение обычно считают полным для веществ, обладающих не слишком большой молекулярной массой.

Полнота осаждения осадков и их растворимость (а также и чистота) зависят от ряда факторов, важнейшими из которых являются: природа осаждаемого вещества, осадителя, растворителя; концентрация реаген­тов; температура; pH среды; присутствие посторонних веществ, как имеющих, так и не имеющих одноименные ионы с осадком; условия осаждения (быстрое или медленное образование осадка, осаждение из разбавленных или концентрированных растворов, при перемешивании или без перемешивания и т. д.); характер образующегося осадка (аморф­ный, кристаллический, мелкозернистый, крупнозернистый, рыхлый, плотный и т. п.); возможность протекания побочных реакций; продолжи­тельность выдерживания осадка с маточником.

Влияние добавок посторонних веществ было рассмотрено в преды­дущем разделе.

Процесс электролитической диссоциации - эндотермический, идет с поглощением теплоты, так как для разрыва молекулы (или кристалла) на ионы необходимо затратить определенную энергию. Повышение тем­пературы, следовательно, должно способствовать этому процессу, т. е. приводить к увеличению растворимости. Однако ионы, на которые распадается молекула электролита, в растворе сольватируются (в водных растворах - гидратируются), т. е. окружают себя молекулами раствори­теля, образуя часто довольно прочные сольватокомплексы. Сольватация - процесс экзотермический, идет с выделением теплоты. Рост температуры затрудняет сольватацию. Оба процесса - распад на ионы и сольватация ионов - по разному, таким образом, зависят от температуры, поэтому суммарно растворимость электролита увеличивается с ростом температу­ры в меньшей мере, чем это наблюдалось бы при отсутствии сольвата­ции. Бели в энергетическом отношении сольватационные процессы пре­обладают над процессом ионизации, то возможно даже уменьшение рас­творимости с ростом температуры.

Во многих аналитически значимых случаях растворимость увеличи­вается с повышением температуры.

Большую роль при осаждении или растворении осадка играет pH среды, особенно тогда, когда осаждаемое вещество обладает выражен­ными кислотно-основными свойствами и вступает в реакции с кислотами или основаниями. Так, например, малорастворимые в чистой воде гидро­ксиды или карбонаты ряда металлов при понижении pH раствора (т. е. при действии кислот) растворяются. Фактически в таких случаях речь идет не о физическом растворении осадков, а об их химических реакциях скислотами или основаниями, приводящих к образованию новых про­дуктов реакции. К аналогичным результатам приводят и реакции комплексообразования, например, упоминавшаяся выше реакция растворе­ния иодида ртути (II) HgI2 в присутствии избытка иодид-ионов I-.

Обычно, особенно в количественном анализе, осадительные аналитические реакции проводят в таких условиях, которые обеспечивают наибольшую полноту выпадения осадка стехиометрического состава, содержащего минимум примесей посторонних веществ, и исключающих протекание побочных процессов.

Наши рекомендации