6.8. Произведение растворимости
К
равновесным системам следует отнести
также и систему труднорастворимый
электролит – его насыщенный раствор.
В этом случае мы имеем дело с динамическим
гетерогенным равновесием
|
|
|
В этом растворе концентрация ионов очень мала и вследствие этого взаимодействие их друг с другом практически отсутствует.
Константу равновесия для гетерогенной системы можно записать так:
|
|
|
концентрацию твердой фазы AgClk можно считать постоянной, тогда
|
|
|
С другой стороны,
|
|
|
Так
как
,
и
–
постоянные величины, то
|
|
|
В общем виде для уравнения
|
|
|
|
|
|
В насыщенном растворе труднорастворимого сильного электролита произведение концентрации его ионов в степенях стехиометрических коэффициентов при данной температуре есть величина постоянная, называемая произведением растворимости (ПР).
Произведение растворимости характеризует растворимость труднорастворимого электролита при данной температуре. Из двух однотипных солей, например, CaSO4 с ПР = 2,5∙10–5 и BaSO4 с ПР = 1,1∙10–10, большей растворимостью обладает та соль, у которой ПР больше.
Концентрация каждого иона в насыщенном растворе электролита может быть изменена, но при этом изменяется и концентрация другого иона так, что произведение концентраций сохраняет прежнюю величину. Поэтому, если в насыщенный раствор электролита ввести некоторое количество одного из ионов, входящих в состав электролита, то концентрация другого иона должна уменьшиться и часть растворенного электролита выпадет в осадок, то есть растворимость электролита понижается от введения в раствор одноименных ионов.
В общем виде растворимость L труднорастворимого электролита AnBm определяется соотношением
|
|
|
Изотерма Вант-Гоффа для процесса растворения
|
|
|
имеет вид
|
|
|
где
и
–
неравновестные концентрации.
В состоянии равновесия (ΔG = 0)
|
|
|
Тогда для изотермы имеем
|
|
|
ПК – произведение концентраций ионов в степенях, соответствующих стехиометрическим коэффициентам для системы в неравновесном состоянии.
Зная ПК и сравнив его с ПР, можно установить, растворится или выпадет осадок при данной температуре:
Если ПК = ПР, ΔG = 0 – система находится в состоянии равновесия (раствор насыщенный).
Если ПК < ПР, ΔG < 0 – самопроизвольно протекает процесс растворения осадка.
Если ПК > ПР, ΔG > 0 – возможен только обратный процесс – выпадание осадка.