В аналітичній практиці дуже широко використовують процеси утворення і розчинення осадів. Розчинність різних речовин в одному і тому ж розчиннику або однієї речовини в різних розчинниках може коливатися у дуже широких межах. Кількісно розчинність визначають вмістом речовини (концентрацією) у насиченому розчині, тобто такому, який характеризується динамічною рівновагою за умови сталої температури:
нерозчинена речовина (осад) ? речовина у розчині.
Всі солі, в тому числі і малорозчинні, відносяться до сильних електролітів. Через це при осадженні чи розчиненні малорозчинної солі у водному розчині в рівновазі з осадом знаходяться тільки йони солі. Рівняння динамічної рівноваги має вигляд
.В стані рівноваги за умови сталої температури за одиницю часу в розчин переходить така кількість сполуки, яка за цей же час з розчину випадає в осад. Ця динамічна гетерогенна рівновага описується правилом добутку розчинності.
В насиченому розчині при сталій температурі добуток активностей йонів малорозчинного електроліту є сталою величиною і називається добутком розчинності (ДР).
або (3.1)
, (3.2)де
і 
- відповідно концентрації катіонів і аніонів; 
і
- коефіцієнти активностей катіонів і аніонів.Оскільки розчинність малорозчинного електроліту у воді дуже мала, то й концентрація йонів у розчині буде малою, а йонна сила розчину буде близькою до нуля. Тому коефіцієнти активностей йонів в таких розчинах будуть дорівнювати одиниці або наближатимуться до неї. Через це у виразах добутків розчинності можна замість добутку активностей брати добуток концентрацій йонів.
. (3.3)Це значно спрощує розрахунки розчинності малорозчинних сполук.
Вираз добутку розчинності малорозчинної сполуки
, що дисоціює за рівнянням
,матиме вигляд
. (3.4)Умови виділення та розчинення осаду електроліту:
- якщо
, то розчин пересичений, осад випадає;- якщо
, то розчин насичений, система знаходиться у стані рівноваги;- якщо
, то розчин ненасичений, осад розчиняється.Осадження вважається повним, якщо концентрація йонів в розчині не перевищує 10-6моль/л або 10-4г/л (межа чутливості аналітичних терезів).
Величина добутку розчинності використовується не тільки при вирішенні різних питань, пов’язаних з йонів осадженням у вигляді малорозчинних сполук, але і при визначенні умов переведення малорозчинних осадів у розчин. Важливою характеристикою малорозчинних сполук є їх розчинність в різних розчинниках.
Для бінарної малорозчинної сполуки
розчинність розраховується за рівнянням
, (3.5)для малорозчинних сполук типу
. (3.6)Для розчинення осаду треба зменшити концентрацію хоча б одного з йонів, що входить до складу малорозчинної сполуки. Це можливо внаслідок: утворення слабкого електроліту; утворення стійких комплексних йонів; зв’язування йонів у летку сполуку; зміни ступеня окиснення.
Задача 1. Визначте кількість грамів йонів
в 1л насиченого розчину Барій ортофосфату. Розрахуйте, як зміниться концентрація йонів , якщо в 1л цього розчину розчинити 16,4г Натрій ортофосфату? 
.Розв’язування. Ва3(РО4)2 – це малорозчинна сполука, яка дисоціює за рівнянням
.Оскільки з однієї молекули солі Ва3(РО4)2 утворюються 3 йони
і 2 йони 
, то прийнявши концентрацію солі в розчині за Х, одержимо 
і 
. Тоді
.Розрахуємо розчинність цієї сполуки за рівнянням (3.6)
.Концентрація йонів
у розчині дорівнює
моль/л,а в г/л
г/л.При введенні в розчин солі Na3PO4 можна прийняти, що загальна концентрація йонів
в розчині буде дорівнювати концентрації цієї солі. Концентрацією йонів , що утворюються при розчиненні Ва3(РО4)2, можна знехтувати, оскільки розчинність цієї сполуки дуже мала.Визначимо молярну концентрацію солі Na3PO4:
г/моль; 
моль/л; 
моль/л.Вираз добутку розчинності Ва3(РО4)2 після додавання у розчин солі Na3PO4 матиме вигляд
.Звідси
моль/л.Концентрація йонів
після додавання до 1л розчину 16,4г Na3PO4 зменшилась у 
разів.Задача 2. Визначте добуток розчинності Стронцій карбонату, якщо його розчинність при 25оС дорівнює 0,001554г/л.
г/моль.Розв’язування. Визначимо розчинність
в моль/л
моль/л.Стронцій карбонату дисоціює за схемою
.Виходячи з рівняння дисоціації, одержуємо формулу добутку розчинності
.Задача 3. Розрахуйте величини рН, при яких починається і закінчується осадження кобальт гідроксиду з 0,1М розчину Кобальт сульфату.
.Розв’язування. У розчині
дисоціює за схемою
.Тоді добуток розчинності становитиме
.Оскільки
- сильний електроліт і при дисоціації однієї молекули солі утворюється один йон 
, то 
моль/л, а 
.Звідси
моль/л.Виходячи з йонного добутку води, маємо
моль/л.Водневий показник розчину на початку осадження
буде дорівнювати
.В кінці осадження концентрація йонів
повинна дорівнювати 10-6моль/л.Тоді
,
,а
.Задача 4. Визначте, чи випаде осад Нікель сульфіду з 0,1М розчину Нікель сульфату, що містить 0,2М етанової кислоти, при насиченні розчину дигідроген сульфідом при кімнатній температурі?
; 
; 
;
.Розв’язування. Дигідроген сульфіду – слабка кислота, яка дисоціює за схемою
.Звідси
,а
.Концентрацію йонів гідрогену в розчині слабкої етанової кислоти розрахуємо за рівнянням (2.17)
моль/л.Тоді
моль/л.Оскільки
- сильний електроліт, то 
моль/л.Осадок малорозчинної сполуки буде випадати за умови, якщо
.
.Отже, за цих умов осад
буде випадати.
Немає коментарів:
Дописати коментар