Влияние кислотности (рН) на растворимость осадка

Если осаждаемое соединение является солью слабой кислоты или слабого основания, то на растворимость осадка существенно влияет концентрация ионов водорода или гидроксила (т.е. сильная кислота или сильное основание). При соответствующих условиях может наблюдаться полное растворение осадка.

Пусть МА_m – труднорастворимая соль слабой кислоты НА.

HX – сильная кислота.

Принимаем коэффициенты активности ионов равными 1.

ПР (МА_m) = [M^+m]×[A^-n] ^m = [M^+m]×[ m M^+m] ^m = S ×(mS) ^m = S ^{(m +1)}× m^m.

В растворе устанавливаются следующие равновесия:

MA_m = M^+m + m A^-

A^- + H⁺ = HA, ,

____________________________

MA_m + m HX = M^+m + m HA + m X^-

Таким образом, часть ионов А^- связывается с ионами Н⁺ в малодиссоциированную кислоту НА и, следовательно, увеличивается концентрация ионов [М^+m] в растворе, осадок растворяется (равновесие смещается в сторону реакции растворения).

Суммарная концентрация всех форм аниона слабой кислоты в растворе:

C _SA = [A^-] + [HA] = m [M^+m].

Введем понятие – относительная доля ионов А^- в растворе - X (A):

.

Таким образом, X (A) можно рассчитать, зная [Н⁺] и К _НА. Равновесная концентрация иона [А^-] в растворе будет определяться как:

[A^-] = X ×C_SA = X × m ×[M^+m];

ПР = [M^+m]×(X × m ×[M^+m]) ^m = X^m × m^m ×[M^+m]^{(m +1)} = X^m × m^m × S ^{(m +1)}.

В общем случае для осадка состава M_nA_m: ПР = X^m × m^m × nⁿ × S ^{(m + n)}.

ВЫВОД: Чем меньше рН раствора (т.е. чем больше [Н⁺]) и чем меньше К _НА, тем меньше относительная доля анионов соли X (А^-) в растворе и тем больше растворимость осадка S.

ПРИМЕР:

Расчет растворимости осадка CaF₂ в воде и в растворе HCl.

В растворе возможны следующие равновесия:

СaF₂¯ = Ca⁺² + 2F^-, ПР = 4.10^-11

F^- + H⁺ = HF, K _HF = 6,7.10^-4

_____________________________

CaF₂¯ + 2HCl = Ca⁺² + 2HF + 2Cl^-

;

.

1. рН = 7. , тогда S ₁ @ S _o.

2. pH = pK_HF = 3,4. X (F^-) = 0,5 (эквимолярная смесь, [F^-] = [HF]).

, S ₂/ S _o = 1,62.

3. pH = 1. X (F^-) @7×10^-3

, S ₃/ S _o = 28,6.

4. рН = -1 (С _HCl = 10 моль/л). X (F^-) @7.10^-5

S ₄ @ 0,1 моль/дм³, что соответствует концентрации соли r_с (CaF₂) @ 8 г/дм³.

Дата добавления: 2015-10-02