Взаимосвязь между растворимостью и

Количественно растворимость различных веществ выражается концентрацией насыщенных растворов. Растворимость данного вещества равна его молярной концентрации в насыщенном растворе (молярная растворимость вещества): S моль/л. Растворимость часто также выражают в граммах растворенного вещества на 100 г растворителя или в граммах растворенного вещества на 1 л раствора.

Растворимость твердых веществ зависит от природы растворенного вещества, растворителя, температуры и т.д.

Связь между величиной и растворимостью зависит от числа ионов, на которые распадается малорастворимый сильный электролит в растворе. Рассмотрим несколько примеров расчета молярной растворимости малорастворимого сильного электролита по величине его , при условии = K_s

а) Бинарный электролит:

AgCl(k) ⇄ Ag⁺(p)+ Cl^–(p)

K_s(AgCl)= C(Ag⁺) С(Cl^–) = 1,8 10^–10

В состоянии равновесия в соответствии с условием реакции:

C(Ag⁺) = C(Cl^–) = S(AgCl)

Выразим величину K_s соли через значение ее растворимости:

K_s(AgCl) = S²(AgCl),

следовательно:

S(AgCl) = (моль/л)

б) Трехионный электролит:

Ag₂CrO₄(к) ⇄ 2Ag⁺(p) + (p);

K_s(Ag₂CrO₄)= C²(Ag⁺) C( ) = 1,1 10^–12

В состоянии равновесия в соответствии с уравнением реакции :

C( ) = S(Ag₂CrO₄);

C(Ag⁺) = 2S(Ag₂CrO₄)

Выразим величину K_s соли через значения ее растворимости

K_s(Ag₂CrO₄) = (2S)²S = 4s³(Ag₂CrO₄),

следовательно:

S(Ag₂CrO₄) = = 6,5 10^–5 (моль/л)

В общем виде зависимость между K_s и S малорастворимого сильного электролита типа A_mB_n выражается следующим уравнением:

S (A_mB_n) = (9)

Сравнивая величину однотипных (1 моль разных малорастворимых сильных электролитов образует при растворении одинаковое число моль ионов) электролитов можно качественно оценить растворимость осадков.

Осадок	(250С)
AgCl	1,810–10	Из приведенных галогенидов серебра наименее растворим AgI, наиболее – AgCl
AgBr	5,310–13
AgI	8,310–17

Условия образования и растворения осадков

Зная концентрации ионов в растворе, можно прогнозировать направление гетерогенного процесса. Если произведение концентраций ионов, образующих малорастворимый сильный электролит, в степенях, равных стехиометрическим коэффициентам, будет больше , то произойдет образование твердой фазы, т.е. осадка.

Таким образом, условием образования осадка является превышение произведения концентрации ионов малорастворимого сильного электролита над величиной .

Последовательность осаждения двух и более малорастворимых сильных электролитов определяется не величиной K_s, а равновесными концентрациями ионов над осадком, которые вычисляют из K_s. В первую очередь образуется осадок того малорастворимого сильного электролита, для которого концентрация одноименного иона будет меньше.

В качестве примера рассмотрим последовательность осаждения фторида и оксалата кальция.

(CaF₂)= 4 10^–11

(CaC₂O₄)= 210^–9

Если брать за основу , то в первую очередь должен образоваться осадок CaF₂, т.к.

(CaF₂)< (CaC₂O₄).

Проверим это, рассчитав концентрацию ионов Са²⁺ в насыщенном растворе:

CaC₂O₄ ⇄ Са²+

CaF₂ ⇄ Са²⁺ + 2F^–.

При растворении каждого моля СаС₂О₄ в раствор переходит 1 моль ионов Са²⁺ и 1 моль ионов :

( СаС₂О₄) = S²,

где S – растворимость соли в моль/л:

aСа²⁺ = S = = 4,510^–5 моль/л

При растворении моля CaF₂ в раствор переходит 1 моль ионов Са²⁺ и 2 моль ионов F^–:

(CaF₂)= aСа²⁺a²F^– = S(2S)² = 4S³

aСа²⁺ = S = = 0,8410^–4моль/л

Для СаС₂О₄ в его насыщенном растворе активность ионов Са²⁺ меньше, чем для CaF₂. Поэтому в первую очередь образуется осадок СаС₂О₄.

Процесс образования осадка можно расчленить на три основные стадии: 1) возникновение зародышей кристаллизации; 2) рост кристаллов из зародышей; 3) агрегация кристаллов с образованием поликристаллического осадка. Эти стадии протекают с разной скоростью. Это обстоятельство объясняет тот факт, почему при достижении условия:

a^m(Aⁿ⁺) aⁿ(B^m–)>

не всегда сразу же образуется осадок A_mB_n: последняя стадия может требовать для своего завершения нескольких часов, а то и суток.

Условием растворения осадка является неравенство:

a^m(Aⁿ⁺) aⁿ(B^m–)< ,

т.е. растворение осадка малорастворимого электролита происходит при условии, что произведение активностей его ионов меньше .

Растворение осадка или сдвиг равновесия вправо может быть осуществлен с помощью любого метода уменьшения концентрации свободных ионов Aⁿ⁺ или B^m–: 1) связыванием этих ионов в другой менее растворимый осадок, 2) связыванием ионов металла в комплекс, 3) связыванием аниона в малодиссоциированную кислоту, 4) окислением или восстановлением катиона или аниона.