Произведение растворимости.

Равновесие осадок - насыщенный раствор малорастворимых соединений характеризуется величиной, называемой произведением растворимости (ПР).

Например, в насыщенном растворе BaSO₄ устанавливается равновесие:

BaSO₄↔ Ba²⁺ + SO₄^2-

^{осадок раствор}

Применив к этому равновесию закон действующих масс, можно записать:

К = [Ba²⁺] × [SO₄^2-] или К × [BaSO₄] = [Ba²⁺] × [SO₄^2-] где К – константа

равновесия [BaSO₄].

Т.к. в насыщенном растворе концентрация молекул сульфата бария величина постоянная, то постоянно и произведение величин, стоящих в левой и правой частях уравнения:

ПР (BaSO₄) = [Ba²⁺] × [SO₄^2-]

Таким образом,

ПР – постоянная величина, равная произведению концентраций ионов малорастворимого электролита в его насыщенном растворе.

Если при диссоциации молекулы электролита образуется несколько одинаковых ионов, то в выражении ПР их концентрации должны быть возведены в соответствующую степень. Например:

Са₃(РО₄)₂ ↔ 3Са²⁺ + 2РО₄^3- выражение ПР будет иметь вид:

ПР (Са₃(РО₄)₂) = [Са²⁺]³ × [РО₄³]²

В общем случае для малорастворимого электролита состава А_nB_m диссоциацию можно записать: А_nB_m ↔ nA^m+ + mB^n-. Выражение для ПР будет иметь вид:

ПР (А_nB_m) = [A^m+]ⁿ × [B^n-]^m

Значения ПР малорастворимых электролитов приводятся в справочных таблицах.

Исходя из значений ПР, можно вычислить растворимость (в моль/л) малорастворимых электролитов в воде, а так же определить последовательность выпадения осадков при смешивании нескольких катионов и анионов нерастворимых электролитов: в первую очередь будут выпадать осадки веществ, имеющих наименьшее значение ПР.

Пример 1: Растворимость Mg(OH)₂, приготовленного при температуре 20 ^оС равна 0,031 г/л. Определите произведение растворимости.

Решение: Молярная масса вещества составляет М(Mg(OH)₂) = 58,31 г/моль. Вычислим молярную концентрацию данного вещества:

С = [Mg(OH)₂] = 0,031 / 58,31 = 0,00053 = 5,3 ∙ 10^-4 моль/л

Напишем уравнение диссоциации Mg(OH)₂:

Mg(OH)₂ ↔ Mg²⁺ + 2ОН^-

Из уравнения диссоциации Mg(OH)₂ видно, что концентрация ионов Mg²⁺ в насыщенном растворе равна концентрации Mg(OH)₂ (5,3 ∙ 10^-4 моль/л), а концентрация ионов OH^- в 2 раза больше, т.е. 5,3 ∙ 10^-4 × 2 = 0,00106 = 1,06 ∙ 10^-3

Напишем выражение произведения растворимости Mg(OH)₂ и произведем расчет:

ПР (Mg(OH)₂) = [Mg²⁺] [OH^-]²

ПР (Mg(OH)₂) = 5,3 ∙ 10^-4 × (1,06 ∙ 10^-3)² = 5,3 ∙ 10^-4 × 1,12 ∙ 10^-6 = 5,94 ∙ 10^-10

Ответ: ПР (Mg(OH)₂) = 5,94 ∙ 10^-10

Пример 2: Произведение растворимости AgCl при температуре 25 ^оС равно 1,78 ∙ 10^-10. Вычислите растворимость этой соли в моль/л и г/л.

Решение: Молярная масса солисоставляет М(AgCl) = 143,3 г/моль. Напишем уравнение диссоциации соли AgCl = Ag⁺ + Cl^-. Напишем выражение для произведения растворимости: ПР (AgCl) = [Ag⁺] [Cl^-]. Обозначим через х концентрацию AgCl, тогда [AgCl] = х моль/л; [Ag⁺] = х моль/л; [Cl^-] = х моль/л.

Вычислим растворимость AgCl в моль/л. Выражение ПР теперь имеет вид:

ПР (AgCl) = 1,78 ∙ 10^-10 = х², отсюда х = √1,78 ∙ 10^-10 = 1,3 ∙ 10^-5 моль/л.

Вычислим растворимость AgCl в г/л:

S (AgCl) = 1,3 ∙ 10^-5 моль/л × 143,3 г/моль = 186,29 ∙ 10^-5 = 1, 86 ∙ 10^-3 г/л.

Ответ: 1,3 ∙ 10^-5 моль/л, 1, 86 ∙ 10^-3 г/л.

Дата добавления: 2015-07-25