8.2. Образование осадков

Если [Ag⁺][Cl^–] < ПP_AgСl, то раствор ненасыщенный; если [Ag⁺][Cl^–] = ПР_АgСl, то раствор насыщенный; в случае когда [Ag⁺][Cl^–] > ПP_AgСl, раствор становится пере­сыщенным.

Осадок образуется в том случае, когда произведение кон­центраций ионов малорастворимого электролита превысит ве­личину его произведения растворимости при данной темпера­туре. Когда ионное произведение станет равным величине ПР, выпадение осадка прекращается. Зная объем и концентрацию смешиваемых растворов, можно рассчитать, будет ли выпадать осадок образующейся соли.

Пример. Выпадет ли осадок хлорида свинца при смешении равных объёмов рас­творов нитрата свинца Pb(NO₃)₂ и хлорида натрия NaCl с одинако­выми концентрациями 0,2 моль/л, если = 2,12 · 10^–4.

Решение. При смешении объем растворов возрастёт вдвое и кон­центрация каждого из веществ уменьшится вдвое и ста­нет равным 0,1 моль/л. Такими же будут концентрации ионов [Рb²⁺] и [Сl^–]. Следовательно, [Рb²⁺][Сl^–]² = 0,1 · 0,1² = 10^–3. По­лученное значение превышает величину . Поэтому часть РbС1₂ выпадет в осадок.

Влияние концентрации растворов. Малорастворимый элек­тролит с достаточно большой величиной ПР невозможно осадить из разбавленных растворов. Например, осадок хлорида свинца РbС1₂ не будет выпадать при смешении равных объемов рас­творов нитрата свинца Pb(NO₃)₂ и хлорида натрия NaCl с концентрациями 0,1 моль/л. При смешивании равных объёмов концентрации каждого из веществ составит 0,1/2 = 0,05 моль/л.

Ионное произведение [Рb²⁺][Сl^–]² = 0,05 · 0,05² = 1,25 · 10^–4. Полученное значение меньше величины , следовательно, выпадения осадка не произойдет.

Влияние количества осадителя. Для возможно более полного осаждения употребляют избыток осадителя. Например, осажда­ется карбонат бария ВаСО₃:

ВаС1₂ + Na₂CO₃ = ВаСО₃↓ + 2NaCl.

После прибавления в раствор хлорида бария эквивалентного количества карбоната натрия в растворе остаются ионы Ва²⁺, концентрация которых обусловлена величиной .

Повышение концентрации ионов СО₃^2–, вызванное прибав­лением избытка осадителя Na₂CO₃, повлечёт за собой соот­ветственное уменьшение концентрации ионов Ва²⁺ в растворе, то есть увеличит полноту их осаждения.

Влияние общего иона. Растворимость малораствори­мых электролитов понижается в присутствии сильных электролитов, имеющих общие ионы. Если к ненасы­щенному раствору сульфата бария BaSO₄ понемногу прибав­лять раствор сульфата натрия Na₂SO₄, то ионное произведе­ние, которое было сначала меньше (табл. 7), посте­пенно достигнет величины ПР и превысит его. Начнется выпадение осадка BaSO₄. Этим приемом широко пользуются на практике для увеличения полноты осаждения веществ из растворов.

Влияние температуры. ПР является постоянной величиной при постоянной температуре. С увеличением температуры величина ПР возрастает, поэтому осаждение лучше проводить из охлажден­ных растворов.

Растворение осадков. Правило произведения растворимости важно также и для решения обратной задачи – перевода мало­растворимых веществ в раствор. Предположим, что надо рас­творить осадок карбоната бария (ВаСО₃). Раствор, соприкасаю­щийся с этим осадком, насыщен относительно ВаСО₃.

Это означает, что [Ва²⁺][СО₃^2–] = .

Если добавить в раствор кислоту, то ионы Н⁺ свяжут имеющиеся в растворе ионы СО₃^2– в молекулы слабой угольной кислоты, которая затем разлагается на воду и диоксид углерода:

2Н⁺ + СО₃^2– = Н₂СО₃ = Н₂О + CO₂↑.

Вследствие этого резко снизится концентрация ионов СО₃^2– в растворе и ионное произведение [Ва²⁺][СО₃^2–] станет мень­ше величины . Раствор окажется ненасыщенным от­носительно ВаСО₃ и часть его из осадка перейдёт в раствор. При добавлении достаточного количества кислоты можно весь осадок перевести в раствор. Следовательно, растворение осадка начинается тогда, когда по какой-либо причине значение ион­ного произведения малорастворимого электролита становится меньше величины ПР. Для того чтобы растворить осадок, в раствор вводят такой электролит, ионы которого могут обра­зовывать слабо диссоциирующее соединение с одним из ио­нов малорастворимого электролита. Этим объясняется рас­творение малорастворимых гидроксидов металлов в кислотах. Напри­мер:

Fe(OH)₃↓ + 3НСl = FeCl₃ + 3Н₂О.

Ионы ОН^– связываются в незначительно диссоциирующиеся молеку­лы Н₂О.

Величины ПР и растворимости различных соединений в воде при определённой температуре, необходимые для проведе­ния соответствующих расчётов, приводятся в специальных таб­лицах. В качестве примера некоторые из этих данных представ­лены в табл. 7.

Таблица 7