Растворимость в присутствии одноименных ионов.

Пользуясь табличными значениями ПР, можно рассчитать растворимость осадков труднорастворимых соединений в присутствии одноименных ионов. Высокая концентрация этих ионов в растворе может быть обусловлена добавлением избытка осадителя. Как правило, действие одноименного иона выражается в резком понижении растворимости.

Пример 5. Вычислить растворимость осадка BaS0₄ в 0,1М растворе серной кислоты ПР (BaSO₄)=1,1•10^-10 .

Решение. В растворе происходят процессы, описываемые уравнениями:

BaS0₄=Ba²⁺+S0(растворение осадка);

H₂SO₄=2H⁺+SO (диссоциация кислоты).

Обозначим молярные концентрации ионов Ва²⁺ и SO, образующихся при растворении BaSO₄ через «х».Кроме того, ионы SO образуются вследствие полной диссоциации кислоты, т.е. 0,1 моль/л. Таким образом, общая концентрация сульфат-ионов равна (х+0,1)моль/л. Концентрация ионов Ba²⁺ равна х моль/л. Тогда ПР(BaSO₄)=х•(х + 0.1)=1,1•10^-10, откуда х= 1,1•10^-10 /(х + 0,1).

Поскольку х< 0,1, решение можно упростить:

х=1,1•10^-10 / 0,1=1,1•10^-9 моль/л.

Концентрация растворенных молекул ВаS0₄ равна равновесной концентрации ионов бария (1,1•10^-9 моль/л) в растворе (это сле­дует из уравнения диссоциации). Тогда растворимость "а " осадка сульфата бария можно определить из уравнения:

а(ВаSО₄)= 1,1•10^-9 моль/л• 223,4 г/моль = 2,57 •10^-7 г/л = 2,57 •10^-4мг/л.

Сравнивая полученное значение с растворимостью сульфата бария (2,33 мг/л), находим, что растворимость сульфата бария сни­зилась почти в десять тысяч раз.

Последовательность образования осадков малорастворимых соединений.

Очередность выпадения осадков из раствора, в которых нахо­дится ряд ионов, способных к образованию труднорастворимых ве­ществ с одним и тем же ионом-осадителем, также связана с их про­изведением растворимости. Первым выпадает в осадок то вещество, ПР котоpoго достигается раньше, или у которого ПР меньше по ве­личине. Например, для однотипных соединений, таких как AgCl, AgBr, Agl, AgCNS, очередность определяется простым сопоставлени­ем ПР этих соединении, т.е. сравнивают табличные данные ПР:

Вещество		ПР
AgCl	1	1,6•10-10
AgBr	7	7,7•10-13
Agl	1	1,5•10-16
AgCNS	1	1,16•10-12

Таким образом, ПP(AgCl) >ПР(AgCNS) > ПР (AgBr) > ПP(Agl).

Отсюда ясно, что осаждаться указанные соединения серебра будут в обратной последовательности: сначала йодид, затем - бро­мид и т.д., если они находятся в одинаковых условиях.

Если концентрации одноименных ионов равны, то задачи такого типа решаются на основании расчетов.

Пример 6. При каких значениях рН и какой из осадков -Fе(ОН)₃ или Мn(ОН)₂ - будет выпадать первым при постепенном при­бавлении раствора NaOH к смеси, содержащей 0,1 моль/л МnСl₂ и 0,001 моль/л FeCl₃?

Решение. ПР(Мn(ОН)₂)= 4•10^-14,ПР(Fе(ОН)₃) = 3,8•10^-38.

Учитывая, что МnСl₂ и FeCl₃ - сильные электролиты, считаем концентрацию [Mn²⁺] = 0,01 моль/л и [Fe³⁺] = 0,001 моль/л. Запи­сываем выражения для ПР:

ПР(Мn(ОН)₂) = [Mn²⁺]•[ОН^-]²; ПР(Fе(0Н)з) = [Fe³⁺]•[ОН^-]³.

Подставляем в эти выражения значения концентраций конов [Мn²⁺] и [Fe³⁺] и находим концентрацию гидроксильных ионов для каждого уравнения:

0,1•[OH^-]² =4,0 •10^-14 для Mn(OH)₂;

[ОН^-] == 6.3•10^-7 моль/л;

0,001•[OH-]³= 3,8•10^-38 для Fe(0H)₃;

[OH^-]== 3,4•10^-12 моль/л.

Таким образом, для выпадения осадка Fe(OH)₃ нужна меньшая концентрация ионов ОН^- и Fe(OH)₃ будет выпадать в осадок первым.

Для начала осаждения Mn(OН)₂ нужна концентрация [OН^-] =6,3•10^-7 моль/л, при этом рОН = - lg 6,3•10^-7 = 6,2 , а, соответственно, рН= 14 - 6,2 = 7,8.

Для начала осаждения Fe(0H)₃ нужна концентрация [OН^-] =3.4•10^-12 моль/л, при этом рОН = - lg 3,4•1O^-12 = 11,47. Отсюда pH= 14 - 11,47 = 2,53.