Равновесие в гетерогенной системе “осадок - раствор”. Произведение растворимости. Факторы, влияющие на растворимость осадков

При соприкосновении какого–либо малорастворимого вещества с водой в системе осуществляются два процесса:

1) в результате взаимодействия ионов – в-ва с полярными молекулами воды, ионы отрываются от поверхности и вследствие диффузии распределяются по всему объему раствора.

2) по мере накопления ионов в растворе идет обратный процесс, ионы из раствора сталкиваются с поверхностью твердой фазы, притягиваются к ней и входят в состав кристаллической решетки.

В конечном итоге в системе устанавливается равновесие между твердой фазой и ионами в растворе.

υ_раст = υ_ос

Раствор, находящийся в равновесии с растворяющимся веществом, называется насыщенным.

К данной равновесной системе можно применить закон действия масс и количественно охарактеризовать константой равновесия:

- активность катиона; - активность аниона; - активность твердого вещества; К⁰ – термодинамическая константа равновесия.

Т.к. активность твердого вещества – постоянная величина, следовательно

К⁰∙ = const. Эта константа обозначается ПР⁰ и называется произведением растворимости.

Произведением растворимости называется произведение активностей ионов малорастворимого электролита в его насыщенном растворе, в степенях, равных соответствующим стехиометрическим коэффициентам.

Произведение растворимости является для каждого малорастворимого электролита при данной температуре величиной постоянной и не зависит от активностей ионов (при этом относительные концентрации ионов могут изменяться в широких пределах). Величину ПР⁰ называют также термодинамическим произведением растворимости или произведением активности.

В реальных растворах удобнее пользоваться не активностями, а концентрациями ионов:

ПР = [Kt]^а·[An]^b

Величину ПР называют концентрационным (или реальным) произведением растворимости. Эта величина в отличие от ПР⁰ зависит не только от природы электролита и растворителя, но и от ионной силы раствора.

ПР⁰ = [Kt]^а·[An]^b·γ ^а(Kt) ·γ ^b(An)

Отсюда связь между различными произведениями растворимости выражается формулой:

В тех случаях, когда произведение растворимости невелико (для бинарных электролитов ПР⁰ < 10^-7 ) величина активности близка к концентрации (а ≈ с, γ ≈1) и для расчетов можно пользоваться концентрационным произведением растворимости.

Условия образования осадков

В насыщенном растворе при данной температуре содержится максимально возможное количество растворенного вещества.

Раствор, содержащий вещества меньше, чем в насыщенном растворе называется ненасыщенным. В таком растворе может раствориться дополнительное количество вещества до достижения состояния насыщения. В ненасыщенном растворе скорость растворения больше, чем скорость осаждения(υ_раст > υ_ос), а произведение активностей (концентраций) ионов меньше произведения растворимости.

При определенных условиях для некоторых веществ могут существовать пересыщенные растворы, в которых содержится вещества больше, чем в насыщенных. Такие растворы не устойчивы, из них легко осаждается избыточное количество вещества до тех пор, пока раствор не станет насыщенным.

В пересыщенном растворе скорость осаждения больше скорости растворения (υ_ос > υ_раст), а произведение активностей (концентраций) ионов больше произведения растворимости.

На основании этих закономерностей можно предсказать, выпадет ли осадок при смешении растворов определенной концентрации.

Растворимость

Растворимость (S) представляет собой концентрацию вещества в его насыщенном растворе при данной температуре. Как правило, растворимость измеряют в моль/л.

Обычно величину произведения растворимости вычисляют на основании данных растворимости, найденных экспериментальным путем. В то же время, зная ПР, можно рассчитать растворимость вещества.

Ионная растворимость равна

S=

Для бинарных электролитов (a=b=1):

S=

Факторы, влияющие на растворимость осадков