3.2. Порядок дробного (вибіркового) осадження

За значеннями добутку розчинності та молярної розчинності можна здійснювати вибіркове осадження різних іонів, що використовується в якісному аналізі.

Наприклад, при додаванні сульфат-іонів до розчину, що містить катіони Ca²⁺, Sr²⁺, Ba²⁺ можливі реакції:

Ca²⁺ + SO₄^2– → CaSO₄↓ K = 2,5·10^-5

Sr²⁺ + SO₄^2– → SrSO₄↓ K = 3,2·10^-7

Ba²⁺ + SO₄^2– → BaSO₄↓ K = 1,1·10^-10

Порівнюючи значення K подібних бінарних електролітів, можна відмітити, що першим буде випадати BaSO_4, потім SrSO₄, потім CaSO₄. Порядок розчинення суміші цих осадів буде оборотним. Таким чином можна порівнювати подібні електроліти.

Якщо електроліти не подібні, то порівнювати треба не добуток розчинності, а значення молярної розчинності цих осадів.

Наприклад: визначити послідовність осадження хромат- та сульфат-іонів при додаванні розчину, що містить Pb²⁺

SO₄^2– + Pb²⁺ F PbSO₄↓ K = 1,6·10^-8

S =

CrO₄^2– + Pb²⁺ F PbCrO₄↓ K = 1,8·10^-14

S =

Виходячи з значень розчинності, в першу чергу осаджуються хромат-іони, а потім сульфат-іони.

3.3. Чинники, що впливають на осадження осадів та їх розчинність

а) Розчинність малорозчинної сполуки в присутності однойменних іонів

Якщо в систему, в якій має місце гетерогенна рівновага, додати однойменний іон, то у відповідності з принципом Ле Шательє рівновага зміститься в бік оборотної реакції.

Так, якщо в систему

BaSO_4(т) F Ba²⁺ + SO₄^2–

ввести розчин Na₂SO₄, то сумарна кількість аніонів збільшиться.

Згідно з правилом добутку розчинності при збільшенні концентрації одного з іонів (SO₄^2–), що входять до складу осаду, концентрація інших іонів (Ba²⁺) буде зменшуватись, оскільки значення K⁰_S = const. Катіони Ba²⁺ будіть зв'язуватись з надлишком SO₄^2–. Це призведе до збільшення маси осаду та зменшенню його розчинності.

Таким чином, введення в розчин однойменних іонів збільшує повноту осадження іонів, що входять до складу малорозчинного електроліту.

Будь-який іон можна вважати практично осадженим, якщо його концентрація в розчині стає менш ніж 10^-6 моль/дм³.

б) Розчинність малорозчинної сполуки в присутності стороннього електроліту

При додаванні в гетерогенну систему стороннього (індиферентного) електроліту відбувається збільшення розчинності малорозчинних електролітів за рахунок "сольового ефекту".

Наприклад, розчинність S(AgCl) = 1,33·10^-5 моль/дм³. Якщо додати в розчин 0,1 М розчин KNO₃, то розчинність осаду збільшиться у 1,35 рази.

в) Вплив природи розчинника

Розчинність речовин залежить і від природи розчинника. Так, введення в розчин неводного розчинника (наприклад, етанол) зазвичай знижує розчинність неорганічних речовин. Це використовують в якісному аналізі. Наприклад: осадження CaSO₄ в присутності етанолу при дії групового реагенту на катіони ІІІ групи.

г) Вплив температури

Оскільки для більшості речовин процес розчинення є ендотермічним, то підвищення температури сприятиме розчиненню осадів.

д) Вплив рН середовища

В тому випадку, якщо осаджувана речовина має кислотно-основні властивості значну роль на процес осадження має рН середовища. Так, наприклад, малорозчинні у воді гідроксиди або карбонати деяких металів при зниженні рН (під дією кислот) розчиняються. Фактично відбувається не фізичне явище розчинення осадів, їх хімічна взаємодія з кислотою. Такі ж результати дають реакції комплексоутворення.

Зазвичай, реакції осадження проводять за умов, які здатні забезпечити найповніше осадження сполуки стехіометричного складу, яке б містило мінімальну кількість домішок.

ПРАКТИЧНА РОБОТА

ОБЧИСЛЕННЯ ВЕЛИЧИНИ ДОБУТКУ РОЗЧИННОСТІ ЗА

РОЗЧИННІСТЮ МАЛОРОЗЧИННИХ ЕЛЕКТРОЛІТІВ. ОБЧИСЛЕННЯ РОЗЧИННОСТІ ЗА ВЕЛИЧИНОЮ K⁰_S ДЛЯ БІНАРНИХ СПОЛУК

Мета: Навчитися виконувати розрахунки, пов'язані з рівновагою у насиченому розчині.

Приклади

Приклад 1. Визначити добуток розчинності барій сульфату, якщо його розчинність 2,3·10^-3 г/дм³ розчину.

Д ано:

S (BaSO₄) = 2,3·10^-3 г/дм³

K⁰_S-?

Розв’язання

BaSO₄ – малорозчинний електроліт, у насиченому розчині якого відбувається оборотний процес:

BaSO₄ F Ba²⁺ + SO₄^2–

Запишемо математичний вираз K⁰_S для цього електроліту: K⁰_S = [Ba²⁺]·[SO₄^2–]

Визначимо молярну концентрацію іонів:

K⁰_S = (9,9·10^-6)² = 9,7·10^-11

Приклад 2.Визначити розчинність кальцій сульфату (в моль/дм³) у його насиченому розчині.

Д ано:

CaSO₄ (нас.розчин)

S , моль/дм³-?