3. Равновесия в насыщенных растворах

3.1. Общие сведения

Насыщенным называют раствор, находящийся в равновесии с избытком растворяемого вещества. Концентрацию насыщенного называют растворимостью и обозначают S. Растворимость зависит от температуры и состава раствора.

Равновесие между солью, состоящей из катионов металла и анионов кислотного остатка, и ее насыщенным раствором описывается уравнением:

. (3.1)

Константу данного равновесия называют произведением растворимости соли и обозначают L. Согласно закону действующих масс:

, (3.2)

где – средний ионный коэффициент активности.

Значения произведений растворимости обычно берут в справочной литературе

3.2. Растворимость в бинарной системе соль - вода

Растворимость соли соответствует ее концентрации в насыщенном растворе, т.е. . Согласно уравнению растворимости:, при растворении 1 моль соли образуетсяхмоль катионов металла иумоль анионов кислотного остатка:и. Уравнение закона действующих масс (3.2) можно записать в следующем виде:

, (3.8)

из которого следует уравнение расчета растворимости:

(3.9)

Расчет среднего ионного коэффициента активности следует выполнять по ориентировочному значению растворимости соли S⁰, которое высчитывают полагая:

(3.10)

Значение S⁰используется в уравнении расчета ионной силы раствора (1.1):

(3.11)

Далее следует вычислить значение коэффициента активности по уравнению (1.2) или (1.3) и произвести уточнение значения растворимости по уравнению (3.9) – S¹.

Если значения S⁰иS¹совпадут (что вполне вероятно при низкой ионной силе раствора), то расчет растворимости считается завершенным. Если совпадение не достигнуто, то следует повторить расчет ионной силы раствора с использованием значенияS¹, пересчитать величину среднего ионного коэффициента активности с новым значением ионной силы раствора и снова уточнить величину растворимости. Расчеты следует повторять по тех пор, пока два значения растворимости не совпадут между собой.

Пример 22.

Рассчитать растворимость Ag₂SO₄в воде при 25°С

Решение. I. Вычисление растворимости сульфата серебра в воде

1. Составить уравнение диссоциации Ag₂SO₄, отвечающее равновесному растворению соли:

,

согласно которому .

2. Составить уравнение произведения растворимости Ag₂SO₄:

.

3. Вычислить ориентировочное значение растворимости Ag₂SO₄принимая при этом значение= 1

моль/кг.

4. По найденному ориентировочному значению S⁰вычислить ионную силу раствора

5. Вычислить средний ионный коэффициент активности

6. Вычислить растворимость сульфата серебра, учтя найденное значение среднего ионного коэффициента активности

7. По найденному ориентировочному значению S^Iвычислить ионную силу раствора

8. Вычислить средний ионный коэффициент активности

9. Уточнить растворимость сульфата серебра, учтя найденное значение среднего ионного коэффициента активности

10. Проверить правильность вычислений растворимости сульфата серебра. Для этого выполнить еще один цикл расчетов ионной силы раствора, среднего ионного коэффициента активности и значения растворимости

11. Так как значения S^IIиS^IIIне совпали, следует проделать еще один цикл вычислений

Значения S^IIIиS^IVсовпали, следовательно, расчеты можно остановить. В дальнейших вычислениях следует использовать растворимость сульфата серебра в воде, равную 0,0228 моль/кг.