Произведение растворимости
В насыщенном растворе малорастворимого электролита непрерывно протекают два противоположно направленных процесса: растворение осадка и кристаллизация. В определенный момент времени устанавливается гетерогенное равновесие между твердой фазой и водным раствором, при этом скорость растворения осадка равна скорости кристаллизации. Так, для насыщенного раствора электролита : . Поскольку этот процесс гетерогенный, то есть протекает на поверхности осадка, то константа равновесия этого процесса будет определяться только произведением концентраций ионов. В насыщенном растворе произведение молярных концентраций ионов малорастворимого электролита, взятых в степенях равных их стехиометрическим коэффициентам, есть величина постоянная при данной температуре и называется произведением растворимости ( ):
где - концентрация катиона, моль/л; - концентрация аниона, моль/л; и - стехиометрические коэффициенты.
Например, для малорастворимого электролита :
. зависит от природы растворителя и растворенного вещества, от температуры и не зависит от концентрации ионов в растворе. Произведение растворимости и растворимость являются характеристиками малорастворимого вещества. Растворимость - концентрация насыщенного раствора электролита, выражается в моль/л, г/л, г/100 г . Молярная растворимость ( ) совпадает с молярной концентрацией насыщенного раствора и связана с : = . Для двухионных электролитов типа , (m=1, n=1): Для трехионных электролитов типа , (m=1, n=2 или m=2, n=1): . По известной растворимости вещества можно найти значение и наоборот. Зная концентрации ионов малорастворимого электролита в растворе, можно рассчитать выпадет ли в данном случае осадок. Если при смешивании двух растворов, содержащих ионы малорастворимого электролита, оказывается, что произведение фактических концентраций ионов ( ) меньше этого малорастворимого электролита, то осадок не образуется. Если больше , то в таком растворе образуется осадок. Таким образом: - условие образования осадка; - условие растворения осадка.
Вычисление произведения растворимости малораствoримого электролита Пример 35. Растворимость оксалата серебра равна Решение: Молярная масса равна: М( ) = 304 г/моль. Для перехода растворимости, выраженной в г/100 г , к молярной концентрации, можно принять объем насыщенного раствора ≈ 100 мл, учитывая малую растворимость электролита в . Молярная растворимость равна: . В насыщенном растворе оксалата серебра устанавливается гетерогенное равновесие: , из которого следует, что при диссоциации 1 моль образуется 2 моль ионов и 1 моль ионов . Равновесные молярные концентрации ионов будут равны: = 1,076∙10-4 ∙ 2 = 2,15∙10-4 моль/л; = 1,076∙10-4 моль/л; Тогда ; = (2,15∙10-4 )2 ∙ 1,076∙10-4 = 5 ∙10-12.
Вычисление растворимости и концентрации ионов
Пример 36. Произведение растворимости фосфата бария равно 6∙10-39. Вычислить растворимость (моль/л и г/л) и концентрации ионов в его насыщенном водном растворе. Решение: Гетерогенное равновесие в насыщенном растворе : . Обозначим концентрацию насыщенного раствора через моль/л. Концентрация ионов в растворе пропорциональна молярной концентрации малорастворимого электролита и числу ионов, полученных при диссоциации молекулы. Тогда: =3 S моль/л; = 2 S моль/л. Подставим эти величины в выражение : ; 6∙10-39 = 108 S5. Решая уравнение относительно , получим: = 0,89∙10-8 моль/л Концентрации ионов равны: = 3 ∙ 0,89∙10-8 = 2,7∙10-8 моль/л; = 2 ∙ 0,89∙10-8 = 1,8∙10-8 моль/л. Молярная растворимость равна 0,89∙10-8 моль/л. Чтобы от молярной растворимости перейти к растворимости в г/л, необходимо молярную растворимость умножить на молярную массу вещества. М( ) = З10 г/моль. Растворимость в г/л равна 310·0,89∙10-8 = 2,76∙10-6 г/л. Ответ: 0,89∙10-8 моль/л; 2,76∙10-6 г/л.
Вычисление возможности образования осадка Пример 37. Произведение растворимости сульфида марганца(II) равно 5,6∙10-16. Выпадет ли осадок при смешивании Решение:Молекулярное уравнение реакции: . Ионно-молекулярное уравнение реакции: . Для определения условия образования осадка необходимо рассчитать : . Для определения концентраций ионов нужно перевести молярную концентрацию эквивалента в молярную: , . Определим концентрации ионов до сливания растворов:
0,02 моль/л 0,02 моль/л = 0,02 моль/л. 0,01моль/л 0,01моль/л = 0,01 моль/л. При смешивании растворов и объем смеси стал 10 мл. Концентрации ионов после смешивания растворов: = (0,02 ∙ 4) / 10 = 0,008 моль/л. = (0,01 ∙ 6) /10 = 0,006 моль/л. Сравниваем с : 4,8 ∙ 10-5 > 5,6∙10-16 , т.е. . Следовательно, при сливании 4 мл 0,04 н. раствора и 6 мл 0,01 М раствора образуется осадок .
Исходные данные и результаты расчета заносим в таблицу:
©2015 arhivinfo.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.
|