4. Равновесие в геторогенной системе раствор – осадок. Произведение растворимости (пр).

Рассмотрим гетерогенную систему – труднорастворимый электролит B_mA_n, находящийся в равновесии с осадком. В наиболее простом случае электролит B_mA_n при растворении полностью диссоциирует на ионы:

B_mA_n↓↔ mBⁿ⁺ + nA^m-.

Применяя к этому равновесию закон действующих масс, получим:

[Bⁿ⁺]^m[A^m-]ⁿ = K

[B_mA_n]

В знаменателе этого уравнения находится значение концентрации трудно растворимого соединения в осадке. Осадок образует самостоятельную фазу, и его концентрация в ней составляет 100%. Поэтому [B_mA_n] в осадке является постоянной величиной. Тогда, преобразуя уравнение [Bⁿ⁺]^m[A^m-]ⁿ = К[B_mA_n]_осад = К.

Правая часть этого уравнения – величина постоянная, которую называют константой растворимости Кр.

Часто употребляют и другое название – произведение растворимости и обозначают эту константу ПР

[Bⁿ⁺]^m[A^m-]ⁿ = ПР

Произведение растворимости является постоянной величиной при постоянной температуре и давлении, как и всякая константа равновесия. Следует помнить, что ПР в определённой степени зависит от ионной силы раствора.

Связь пр и растворимости

Растворимость вещества в воде и произведение растворимости связаны между собой. Рассмотрим, например, равновесие растворения сульфата бария в воде.

B aSO₄ Ba²⁺ + SO₄^2-

Очевидно, что растворимость (обозначим её Р) равна как концентрации ионов Ba²⁺, так и концентрации ионов SO₄^2-

P = [Ba²⁺] = [SO₄^2-].

Это – условие электронейтральности раствора.

Подставляя значение Р в уравнение

[Bⁿ⁺]^m[A^m-]ⁿ = ПР, получим:

P² = ПР_BaSO4; P = √ПР_{BaSO4 =}√1,1•10^-10=1•10^-5

Растворимость трудно растворимых соединений можно сравнивать как по величине Р (моль/л), так и по величине ПР для однотипных соединений.

5. Условия образования и растворения осадков.

Основное условие равновесия в системе раствор-осадок выражается уравнением

[Bⁿ⁺]^m[A^m-]ⁿ = ПР,

а для иного простого вида этого равновесия – уравнением

[B⁺][A^-] = ПР_ВА.

Например, для AgCl [Ag⁺][Cl^-]= ПР _AgCl

Если изменить равновесные концентрации ионов В⁺ и А^- , добавив в раствор вещество, содержащее эти ионы, или добавив реагент, связывающий их в другие соединения, установившееся равновесие нарушается. При этом возможно, что концентрации ионов В⁺ и А^- изменены таким образом, что произведение их концентраций становится больше ПР.

С_B⁺ _*С_A^- > ПР_ВА

Тогда пойдет процесс, который приведет к уменьшению концентрации ионов В⁺ и А^-, установится новое равновесие и условие равновесия раствор – осадок станет выполняться снова. Этот процесс – образование осадка.

Труднорастворимые соединения со сравнительно большим значением ПР можно осадить лишь из растворов с достаточно большой концентрацией соответствующих ионов.

Осаждение труднорастворимых соединений с малым значением ПР возможно и из разбавленных растворов, т. е. чем меньше ПР, тем больше чувствительность реакции осаждения.