Растворы. Произведение растворимости малорастворимого электролита

1.

РАСТВОРЫ

2.

Произведение растворимости малорастворимого электролита
Рассмотрим
гетерогенную
систему,
состоящую
из
малорастворимого соединения AmBn, находящегося в осадке, и
насыщенного раствора этого вещества (рис. 6.1). Будем
считать, что AmBn имеет ионную кристаллическую решётку,
является сильным электролитом и переходит в раствор только в
виде сольватированных ионов Ах+ и Ву-
2

3.

Гетерогенные равновесия растворов с осадком
2+
CaCO3(т.)
Ca
2
+ CO3
[Ca 2 ][CO3 2 ]
К=
[CaCO3 ]
[Ca2+], [CO32 ] - равновесные концентрации ионов в растворе;
[CaCO3] - концентрация вещества в осадке (в твердой фазе), она постоянна.
К [CaCO3] = Ksp = [Ca
2+
2
] [CO3 ]
Произведение растворимости – это произведение концентраций ионов
малорастворимого вещества в его насыщенном растворе в степенях их
стехиометрических коэффициентов
.

4.

Произведение растворимости малорастворимого электролита
4

5.

Таблица произведений растворимости

6.

Связь между произведением растворимости и растворимостью осадка
Растворимостью
называют
общую
концентрацию вещества его насыщенном
растворе при данной температуре.
Обозначим молярную растворимость вещества через “S” . Тогда раствор будет
содержать катионов [Ky+]=xS (моль/л), анионов - [Ax ]=yS (моль/л).
KxAy
y+
x
xK + yA
Ksp = [Ky+]x [Ax ]y
Ksp = [xS]x [yS]y

7.

Пример по решению на растворимость
7

8.

Молекулярная растворимость
8

9.

Молекулярная растворимость
9

10.

Влияние различных факторов на растворимость
10

11.

Общий (одноименный) ион
В присутствии одноименных
ионов равновесие смещается в
сторону образования осадка
(эффект одноименного иона).
Ag2S
2 Ag + + S2
AgNO3
Ag + + NO3
Повышение активности в растворе одного иона,
образующегося
при
растворении
малорастворимого электролита, должно привести
к уменьшению активности второго, так чтобы их
произведение осталось неизменным. Если к
раствору добавить некоторое количество
хорошо
растворимого
электролита,
содержащего такой же ион, что и
малорастворимый
электролит,
то
растворимость
малорастворимого
электролита уменьшится.

12.

Общий (одноименный) ион
Влияние эффекта общего иона на растворимость
сказывается значительно сильнее, чем влияние солевого
эффекта.
При увеличении концентрации иона-осадителя растворимость
осаждаемого иона уменьшается. Исходя из этого можно сделать неверное заключение о том, что при добавлении бесконечно большого
его избытка растворимость интересующего нас соединения станет
бесконечно малой. Молекулярная растворимость не зависит от
концентрации иона осадителя в растворе. Она представляет собой
предел, ниже которого растворимость осаждаемого соединения
уменьшить при добавлении избытка иона-осадителя невозможно. В
ряде случаев добавление значительного избытка общего иона
приводит к повышению растворимости, например, за счёт протекания
побочных реакций комплексообразования (рис. 6.4).
Для малорастворимых
кислот и оснований одноименными
ионами в водных растворах являются, соответственно, Н3О+ и ОН-.
12

13.

Ионная сила
При добавлении к малорастворимому электролиту посторонней соли межионные
силы взаимодействия возрастают и коэффициенты активности ионов,
составляющих молекулу малорастворимого электролита, уменьшаются до
значений меньше единицы. Это вызывает увеличение растворимости
электролита, так как раствор становится ненасыщенным вследствие введения
посторонних ионов.
Увеличение ионной силы раствора приводит к уменьшению коэффициентов
активности ионов и к повышению их концентрации в насыщенном растворе над
осадком.
Явление повышения растворимости малорастворимого электролита при
повышении ионной силы раствора называется солевым эффектом.

14.

Природа растворяемого вещества и растворителя
Внастоящее время не существует точных правил или каких-то количественных
закономерностей, позволяющих предсказать растворимость любого соединения в любом
растворителе или хотя бы объяснить возможные случаи растворимости. Поэтому
зависимость между химическим строением соединения и его растворимостью в различных
растворителях приходится описывать с помощью эмпирических правил, которые обычно
носят статистический характер (например, «подобное растворяется в подобном»). На
растворимость влияют такие факторы как способность вещества к сольватации данным
рас творителем, способность растворённого вещества изменять структуру растворителя,
кристаллическая модификация осадка, размер частиц осадка и т.д.
14

15.

Температура
Рис. 6.3. Влияние температуры на
растворимость (мг/100 г воды) СаС03 (1) и
PbS04 (2).
15
Для
большинства
малорастворимых
электролитов при повышении температуры
растворимость в воде увеличивается, что
связано с подводом дополнительной энергии,
компенсирующей энергию, необходимую для
разрушения кристаллической решётки, и
действием энтропийного фактора. Исключение
составляют
некоторые
малорастворимые
соединения кальция, магния, лития (рис. 6.3).
Уменьшение растворимости при повышении
температуры
может
быть
связано
с
разрушением сольватных оболочек и т.д.

16.

Побочные реакции
Ионы, образующиеся при растворении малорастворимого
электролита, могут вступать в различные реакции с другими
ионами, находящимися в растворе.
В
результате
подобных
реакций
равновесие
"осадок насыщенный раствор" смещается в сторону
преимущественного
протекания
процесса
растворения,
растворимость малорастворимого электролита увеличивается и
при определенных условиях его можно будет практически
полностью перевести в раствор.
16

17.

Общие принципы растворения осадков малорастворимых
электролитов
Растворение осадка, как это следует из
произведения растворимости, происходит, если
в растворе над осадком произведение
активностей ионов станет меньше величины
произведения растворимости. Частичное или
полное растворение осадков может происходить
при разбавлении раствора; нагревании (если,
конечно, нагревание приводит к повышению
растворимости), увеличении ионной силы;
добавлении к раствору вещества, реагирующего
с ионами, образующимися при растворении
осадка.
17

18.

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!
18