Материалы из методички: Сборник задач по теоретическим основам химии для студентов заочно-дистанционного отделения / Барботина Н.Н., К.К. Власенко, Щербаков В.В. – М.: РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2007. -155 с.
Теоретическое введение
Примеры решения задач
Задачи для самостоятельного решения
Теоретическое введение
В насыщенных водных растворах малорастворимых соединений устанавливается равновесие:
PbCl2(кристалл.) ↔Pb2+(насыщ.р-р) + 2 Cl–(насыщ.р-р)
которое описывается константой равновесия, называемой произведением растворимости (ПР). Величина ПР равна:
ПР = [Pb2+] [Cl–]2
Понятие ПР используется только при описании гетерогенных равновесий в насыщенных растворах малорастворимых сильных электролитов и их твердых фаз. Растворимость вещества равна его концентрации в насыщенном растворе. Насыщенный раствор находится в равновесии с кристаллической фазой.
ПР связано с изменением энергии Гиббса процесса уравнением:
ΔGоT = – RT lnПР (1)
которое используется для расчетов ПР по термодинамическим данным.
Чем меньше величина ПР, тем в меньшей степени осуществляется переход вещества в раствор. Так, PbCl2 более растворим, чем PbI2 (при 25оС ПР(PbCl2) = 1,6·10–5, ПР(PbI2) = 8,2× 10–9), поэтому количественно осаждать ионы Pb2+ лучше в виде йодида, а не хлорида свинца.
Из определенной опытным путем растворимости соединения можно рассчитать ПР и, наоборот, зная ПР соединения, можно рассчитать его растворимость в воде.
Рассмотрим растворение малорастворимого электролита КnАm. В насыщенном растворе этого электролита имеет место равновесие:
КnАm (к) + aq ↔ n Кm+(насыщ.р-р) + m An-(насыщ.р-р)
Произведение растворимости КnАm запишется в виде:
ПР = [Кm+]n [An-]m (2)
Если обозначить растворимость электролита буквой Р, то концентрации катионов и анионов в насыщенном растворе составят:
[Кm+] = nP; [An-] = mP
В результате для величины ПР получаем
ПР = [nP]n [mP]m = nn mm Pn+m (3)
Растворимость симметричных электролитов (содержащих равнозарядные ионы, например, AgCl, BaSO4, AlPO4) рассчитывается как корень квадратный из ПР.
Добавление в раствор малорастворимого электролита, например, AgCl, веществ, содержащих одноименные ионы, в частности, BaCl2 или AgNO3, приводит к уменьшению растворимости этого электролита.
Примеры решения задач
Задача 1. Рассчитайте произведение растворимости карбоната бария, если известно, что при 298 К в 100 мл его насыщенного раствора содержится 1,38× 10-3 г BaCO3.
Решение. М(BaCO3) = 197 г/моль. Растворимость Р карбоната бария равна:
Р(BaCO3) = 7·10–5 моль/л.
В насыщенном растворе карбоната бария:
ВаСО3(к) + aq ↔ Ba2+(насыщ.р-р) + СO32–(насыщ.р-р)
концентрации ионов бария и карбонат-ионов равны. Следовательно,
[Ba2+] = [СO32-] = 7× 10–5 моль/л
Таким образом, растворимость Р карбоната бария равна 7·10–5 моль/л. Величина ПР составит:
ПР = [Ba2+][СO32–] = Р× Р = (7× 10–5)2 = 4,9× 10–9.
Задача 2. Вычислите растворимость PbCl2 в воде (моль/л и г/л), если произведение растворимости при 298 К для этой соли равно 1,6·10–5.
Решение.
PbCl2(к) + aq ↔ Pb2+(насыщ.р-р) + 2 Cl—(насыщ.р-р)
Пусть Р (моль/л) — растворимость PbCl2. Тогда концентрации ионов соли в растворе составят:
[Pb2+] = Р; [Cl–] = 2[Pb2+] = 2P.
ПР(PbCl2) = [Pb2+][ Cl—]2 = Р(2Р)2 = 1,6× 10-5.
Р(PbCl2) = 278× 1,6× 10–2 = 4,413 г/л, где 278 — М(PbCl2) (г/моль)
В этой задаче следует обратить внимание на то, что в квадрат возводится удвоенное значение растворимости: (2Р)2, т.е. растворимость умножается на стехиометрический коэффициент, и полученная величина возводится в степень, равную стехиометрическому коэффициенту.
Задача 3. Вычислите растворимость (моль/л) PbCl2 в 0,1 М растворе KCl, если ПР (PbCl2) = 1,6× 10–5 при 298 К.
Решение. Суммарная концентрация хлорид-ионов составляет
[Cl–] = (2Р + 0,1) моль/л
Хлорид-ионы образуются при диссоциации PbCl2. В его насыщенном растворе:
PbCl2(к) + aq ↔ Pb2+(насыщ.р-р) + 2 Cl—(насыщ.р-р)
а также за счет диссоциации неассоциированного электролита KCl в его 0,1М растворе:
KCl → K+ + Cl—
Запишем выражение для ПР(PbCl2): ПР = Р (2Р + 0,1)2. Слагаемым 2Р по сравнению со вторым слагаемым 0,1 можно пренебречь. Следовательно, ПР = Р(0,1)2. Растворимость PbCl2, равная концентрации ионов Pb2+, составляет Р = 1,6·10–3 моль/л.
В воде растворимость PbCl2 равна 1,6× 10–2 моль/л (см. предыдущую задачу), в растворе KCl растворимость PbCl2 уменьшилась и составила 1,6× 10–3 моль/л.
Задача 4. Смешали 100 мл 0,01 н раствора CuCl2 и 300 мл 0,1 н раствора Na2S. Выпадет ли осадок cульфида меди, если ПР(CuS) = 6,3× 10–36? Примите, что соли в растворе диссоциированы полностью и объем полученного раствора равен 400 мл.
Решение. Осадок выпадет, если [Сu2+][S2–] > ПР(СuS), т.е. если произведение концентраций ионов Сu2+ и S2– в растворе будет больше ПР, то раствор окажется пересыщенным и из него будет выпадать осадок.
Молярные концентрации растворов равны:
См (СuCl2) = 1/2× 0,01 = 0,005M
См (Na2S) = 1/2× 0,1 = 0,05M
До смешения растворов: [Сu2+] = 0,005 M, [S2–] = 0,05М.
После смешения растворов концентрации ионов изменятся и станут равными:
[Сu2+] = 0,005× 0,1:0,4 = 0,00125M
[S2–] = 0,05× 0,3:0,4 = 0,0375М
Следовательно, произведение концентраций ионов равно:
[Сu2+][S2–] = 0,00125× 0,0375 = 4,7× 10–5(моль/л)2
Поскольку [Сu2+][S2–] = 4,7·10–5 >> 6,3·10–36, то осадок выпадет.
Задача 5. При 298 К произведение растворимости BaSO4 равно 1× 10–10. Определите, в каком объеме воды растворяется 1 г сульфата бария.
Решение.
BaSO4(к) + aq ↔ Ba2+(насыщ.р-р) + SO42– (насыщ.р-р)
Примем растворимость BaSO4 за Р моль/л.
Растворимость BaSO4 равна концентрации ионов Ba2+ и SO42– в растворе: [Ba2+] = [SO42–].
ПР(BaSO4) = [Ba2+]·[SO42–] = Р·Р = 1× 10-10
Р = √ПР = 1× 10-5 моль/л или 233× 10–5 = 2,33× 10–3 г/л,
где 233 — М(BaSO4) (г/моль).
Следовательно, 1 г BaSO4 растворяются в 1/2,33× 10–3 = 429,2 л воды.
Задачи для самостоятельного решения
1. При некоторой температуре растворимость карбоната серебра равна 10-4 моль/л. Рассчитайте ПР этой соли.
2. При некоторой температуре в 20 л воды растворяется 4×10-3 моль фторида кальция. Рассчитайте ПР этой соли.
3. При некоторой температуре в 10 л воды растворяется 1,112 г хлорида свинца. Рассчитайте ПР этой соли.
4. При некоторой температуре рН насыщенного раствора гидроксида кальция составляет 13. Рассчитайте величину ПР этого основания.
5. ПР сульфата серебра при комнатной температуре составляет 5,02× 10-5. Рассчитайте растворимость этой сли в воде. Какой объем воды понадобится для растворения 1 г этой соли?
6. Вычислить растворимость Ag2SO4 в воде (моль/л и г/л), если произведение растворимости при 298 К для этой соли равно 1,2× 10–5.
7. Вычислить растворимость (моль/л) Ni(OH)2 в 0,15 М растворе Ni(NO3)2, если ПР(Ni(OH)2) = 1,2× 10–16 при 298 К.
8. Смешали 150 мл 0,1 н раствора FeCl2 и 350 мл 0,01 М раствора NaOH. Выпадет ли осадок Fe(OH)2, если ПР(Fe(OH)2) = 1,6× 10–15. Принять, что объем полученного раствора равен 500 мл (осаждение гидроксида проводят в инертной атмосфере).
Произведение концентраций ионов равно: |
9. При 298 К произведение растворимости Ag2CrO4 равно 4,7× 10–12. Определить, сколько г Ag2CrO4 можно растворить в 100 л воды при этой температуре.
10. При 298 К растворимость PbS в 0,015 М водном растворе K2S равна 4,1× 10–26 моль/л. Определить Go298 процесса растворения PbS.
Растворимость. Произведение растворимости
Растворение
вещества в заданном количестве
растворителя происходит до состояния
насыщения.
Насыщенный раствор
–
раствор, находящийся в динамическом
равновесии с растворяющимся веществом.
Молярная концентрация растворенного
вещества в насыщенном растворе называется
растворимостью
этого вещества при данной температуре
Р(х) = См(х).
При растворении электролита, например,
соли, в раствор переходят не молекулы,
а ионы. В этом случае в насыщенном
растворе равновесие устанавливается
между солью в кристаллическом состоянии
и ионами, перешедшими в раствор:
СаСО3(кр)
=
Ca2++
СО32-.
Константа равновесия
этого процесса:
Крав.
=
[Ca2+]
•
[СО32-]/
[СаСО3(кр)]
Концентрация
СаСО3(кр)
является величиной постоянной, тогда
Крав.
• [СаСО3(кр)]
=
[Ca2+]
•
[СО32-]
=
ПР или ПР
=
(P(x))2.
ПР – называется
произведением растворимости
труднорастворимого электролита (ТРЭ).
При постоянной
температуре в насыщенном растворе
электролита произведение концентраций
ионов с учетом стехиометрических
коэффициентов в уравнении диссоциации
есть величина постоянная при. Значения
ПР для известных ТРЭ помещены в справочник.
Для
ТРЭ типа А2В3
=
2А+3
+
3В2-
выражение для произведения растворимости
имеет вид:
ПР
=
[Аа+]2
•
[Вв-]3
=
[2Р(х)]2
•
[3Р(х)]3
= 108
Р(х)5.
Исходя из значений
ПР можно количественно оценить условия
образования и растворения осадков,
рассчитать растворимость Р(х) и молярную
концентрацию ионов электролита в его
насыщенном растворе (см. таблицу ниже).
При увеличении
концентрации одного из ионов ТРЭ в его
насыщенном растворе (например, путем
введения хорошо растворимого электролита,
содержащего тот же ион) произведение
концентраций ионов электролита (ПК)
становится больше ПР. При этом равновесие
между твердой фазой и раствором смещается
в сторону образования осадка.
Условием
образования осадка является превышение
произведения концентраций ионов
малорастворимого
электролита
над его произведением растворимости,
т.е.
ПК
> ПР.
Например,
если в насыщенный раствор AgCI
добавить сильный
электролит KCI,
то
появление в растворе одноименного иона
(CI–)
приводит к смещению равновесия в сторону
образования
осадка (←).
Когда устанавится
новое равновесие, при котором произведение
концентраций ионов электролита вновь
становится равным ПР, то в растворе
появится осадок,
концентрация ионов Ag+
будет меньше, а концентрация ионов CI–
– больше, чем было до добавления KCI.
AgCI↓
<=> AgCI <=> Ag+
+ CI–
Осадок нас.р-р
раствор
Напротив, если в
насыщенном растворе электролита
уменьшить концентрацию одного из ионов
(например, связав его каким-либо другим
ионом), произведение концентраций ионов
будет меньше значения ПР, раствор станет
ненасыщенным, а равновесие между жидкой
фазой и осадком сместится в сторону
растворения осадка (→).
Условием
растворения
осадка малорастворимого электролита
является недонасыщение раствора, т.е
при условии, когда произведение
концентраций его ионов меньше значения
ПР
т.е.
ПК
< ПР.
Пример
1.
Растворимость Аg3РО4
в воде при
20°C равна
0.0065 г/л.
Рассчитайте значение ПР (Аg3РО4).
Решение.
Растворимость Аg3РО4
или молярная концентрация соли в
насыщенном
растворе, равна:
т
(Аg3РО4)
0.0065
Р
(Аg3РО4)
= ——————————— = ——————
=
l,6
•l0-5
моль/л
М
(Аg3РО4)
• V(z)
418,58 • 1
Диссоциации
фосфата серебра идет по уравнению:
Аg3РО4
=
3Ag+
+
РО43–.
Видно,
что из
1
моля соли образуется
3
моля ионов
Ag+
и
1
моль ионов
Р043–,
поэтому [Р043–]
=
P(x), a [Ag+]
=
3Р(х).
Отсюда находим ПР:
ПР
=
[Ag+]3
•
[РО43–]
=
(3Р)3
•
Р
= (4,8 •10-5)
3
•l,6•10–5
=
1,77
•10–18.
Пример
2.
Произведение растворимости йодида
свинца при 20°С равно
8•10–9.
Вычислить
растворимость соли (в моль/л и в г/л) при
указанной
температуре.
Решение.
Обозначим искомую растворимость через
Р
(моль/л). Тогда в насыщенном растворе
РbI2
содержится
Р
моль/л ионов Рb2+
и
2Р
моль/ л ионов
I–.Отсюда
ПР(РbI2)
=
[Рb2+]
[I–]2
= Р(2Р)2
=
4 Р3
и
Р
= (
ПР(РbI2)/4
)1/3
=
(
8
•
10-9/
4)1/3
= 1,3
10-3
моль/л.
Молярная
масса РbI2
равна
461
г/моль, поэтому растворимость РbI2,
выраженная в г/л, составит 1,3
10-3
моль/ л • 461 г/ моль = 0,6
г/л.
Пример
3.
Во сколько раз растворимость оксалата
кальция СаС2О4
в
0,1
М
растворе оксалата аммония
(NH4)2С2О4
меньше, чем в воде? Диссоциацию оксалата
аммония на ионы считать полной.
Решение.
Вычислим сначала растворимость оксалата
кальция в воде. Обозначив концентрацию
соли в насыщенном растворе через
Р
(моль/ л), можем записать:
ПР(СаС2О4)
=
[Са2+]
[С2О42-]
= Р2
.
Отсюда,
используя значение ПР(СаС2О4)=
2 10-9,
Р
=
(ПР(СаС2О4)1/2
=
( 2
10-9
)1/2
=
4,5 •
10-5
моль/л.
Теперь
найдем растворимость той же соли в
0,1
М раствора (NH4)2С2О4;
обозначим ее через
Р‘.
Концентрация ионов Са2+
в насыщенном растворе тоже будет равна
Р’,
а концентрация ионов С2О42-составит
(0,1 + Р’).
Поскольку
Р‘<<0,1,
то
величиной
Р’
по сравнению с
0,1М
можно пренебречь и считать, что [С2О42-]
= 0,1
моль/л. Тогда можно записать:
ПР(СаС2О4)
= 2
•10-9
= Р’
•
0,1
и
Р’
= 2 •
10-9/
0,1
=
2 •
10-8
моль/л.
Таким
образом, в присутствии (NH4)2С2О4
растворимость СаС2О4
уменьшилась в
4,5•10-5
/
(2•10-8)
раз,т. е. приблизительно в
2200
раз.
Пример
4.
Смешаны равные объемы
0,01
М. растворов хлорида кальция и сульфата
натрия. Образуется ли осадок сульфата
кальция?
Решение.
Найдем произведение концентраций ионов
Са2+
и
SO42-
и сравним его с произведением растворимости
сульфата кальция. Исходные молярные
концентрации растворов
CaCl2
и
Na2S04
одинаковы и равны
0,01
моль/л. Поскольку при смешении исходных
растворов общий объем раствора вдвое
возрастет, то концентрации ионов [Са2+]
и
[SО42-]
вдвое уменьшатся по сравнению с исходными.
Таким
образом, [Са2+]
=
[SО42-]
=
0,005 = 5 •
10–3
моль/л.
Находим
произведение концентраций ионов ПК
= [Са2+]
[SО42-]
=
(5 •
10–3)2
= 2,5 •
10–5.
ПР(CaSO4)
=
1,3•10–4.
Найденное значение произведения
концентрации ионов меньше этой величины;
следовательно, раствор
будет
ненасыщенным относительно сульфата
кальция, и осадок не образуется.
Для решения
задач на ПР , ПК, растворимость можно
воспользоваться таблицей, приведенной
ниже.
Параметры го раствора |
Тип электролита |
|||
АВ |
А2В |
А3В |
А2В32А+3В |
|
См (эл-та), моль/л |
Р |
Р |
Р |
Р |
См (А), моль/л |
Р |
2 Р |
3 Р |
2 Р |
См (В), моль/л |
Р |
Р |
Р |
3 Р |
Масса эл-та, г/л |
М(АВ) Р |
М(А2В) |
М(А3В) |
М(А2В3) |
Масса (А)эл-та, |
М(А) Р |
2М(А) Р |
3М(А) Р |
2М(А) Р |
Масса (В), г/л |
М(В) Р |
М(В) Р |
М(В) Р |
3М(В) Р |
ПР электролита |
Из справочника |
Из справочника |
Из справочника |
Из справочника |
ПР электролита |
Р2 |
4Р3 |
27Р4 |
108Р5 |
Р |
(ПР)1/2 |
(ПР/4)1/3 |
(ПР/27)1/4 |
(ПР/108)1/5 |
ЗАДАЧИ
-
Вычислить
произведение растворимости РbВr2
при 25°С,
если
растворимость соли при этой температуре
равна 1,32
•
10-2
моль/л. -
В
500
мл воды при 18°С растворяется
0,0166
г
Ag2CrО4
.Чему
равно произведение растворимости этой
соли? -
Для
растворения
1,16
г РbI2
потребовалось
2
л воды. Найти
произведение
растворимости соли. -
Исходя
из произведения растворимости карбоната
кальция,
найти
массу СаСО3,
которая содержится в
100
мл его насыщенного
раствора. -
Вычислить
объем воды, необходимый для растворения
при
25°С
1
г
BaSО4. -
Рассчитайте
молярную концентрацию ионов свинца
(Pb2+)
в
насыщенном
растворе иодида свинца. ПР
(PbJ2)
= 10-8. -
Рассчитайте
ПР соли
NiC2O4,
если в
100
мл насыщенного раствора этой соли
содержится
0,001174
г ионов никеля. -
Для
растворения
0,72
г карбоната кальция потребовалось
15
л
воды.
Вычислите ПР карбоната кальция, считая,
что объем раствора равен
объему
растворителя. -
Рассчитайте,
в каком объеме насыщенного раствора
хлорида
свинца
(II)
содержится
0,1
г ионов свинца, ПР
(PbCl2)
= l,6•10-5. -
Рассчитайте
массу кальция в виде ионов Са+2
которая находится
в
500
мл насыщенного раствора сульфата
кальция, ПР (СаSО4)
= 1,3 •
10-4. -
Рассчитайте
массу кальция в виде ионов Са+2
которая находится
в
500
мл насыщенного раствора сульфата
кальция, ПР (СаSО4)
= 1,3 •
10-4. -
Сколько
литров воды потребуется для растворения
0,1
г хлорида
серебра
для получения насыщенного раствора,
ПР
(AgCl) = 1
•
10–10
. -
Выпадет
ли осадок сульфата кальция, если к
200
мл
0,002
молярного раствора хлорида кальция
добавить
2000
мл
0,00001
молярного
раствора
сульфата калия, ПР(СаSО4)
=
10–4. -
14.
Рассчитайте, в каком объеме насыщенного
раствора содержится
0.1
г иодида серебра,
ПP(AgI)=8,3•10-17. -
15.В
насыщенном растворе хромата серебра
молярная концентрация
иона
СrО-2
равна
0.0001
моль/л. Рассчитайте ПР хромата серебра
и молярную концентрацию иона серебра
в этом растворе.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
Постоянная величина, которая является константой равновесия гетерогенной химической реакции растворения (или осаждения) малорастворимого электролита в определенном растворителе.
Эта величина характеризует растворимость веществ: чем меньше значение ПР, тем меньше их растворимость. Она не зависит от общих концентраций ионов электролита в растворе, а зависит только от температуры и природы растворителя.
ПР также обозначается как Ks (от англ. Solubility – растворимость) или Ksp (англ. Solubility product). Учитывая, что показатели произведения растворимости нередко являются крайне малыми величинами, применяются логарифмические показатели pKs (-lg Ks).
Определение произведения растворимости
Понятие произведения растворимости выходит из процесса растворения электролитов с образованием ионов.
Пример 1
Растворение твердого сульфата кальция описывается уравнением:
CaSO4=Ca2++SO42−CaSO_4=Ca^{2+} + SO_4^{2-}
Исходя из схемы реакции, константа равновесия для растворения равна:
K1=[Ca2+][SO42−]CaSO4K_1 =frac {[ Ca^{2+}][SO_4^{2-}]}{CaSO_4}
Поскольку концентрация твердой соли не зависит от абсолютного количества твердой фазы и является постоянным значением, ее можно включить в константу, получив уравнение для произведения растворимости:
K1=[Ca2+][SO42−]=ПР=KsK_1 = [Ca^{2+}][SO_4^{2-}] = text {ПР} = Ks
Данный пример является самым простым вариантом – здесь из одной молекулы образуются один катион и один анион. Если же в ходе растворения соединение распадается на несколько катионов или анионов, то их коэффициенты вводятся в уравнения как степени для соответствующих концентраций:
АхВу↔хАу++уВх−А_хВ_у↔хА^{у+}+уВ^{х-}
Ks=[Ay+]x[Bx−]yKs = [A^{y+}]^x[B^{x-}]^y
Пример 2
Распишем ПР для PbI2
PbI2 диссоциирует как:
PbI2=Pb2++2I−PbI_2 = Pb^{2+} + 2I^-
А ПР для данной соли можно записать как:
Ks(PbI2)=[Pb2+][I−]2K_s(PbI_2)= [Pb^{2+}] [I^-]^2
Произведение растворимости показывает, что при добавлении определенных ионов растворимость электролита снижается, поэтому на основе этого появляется возможность для прогнозирования, при каких концентрациях образовываться осадок. Однако такое определение соответствует только идеальному раствору и сильно отличается от экспериментальных значений для хорошо растворимых электролитов. Поэтому в уравнение вместо концентраций ионов вводят активности ионов, получая произведение активности:
Ks=[аA]x[аB]yK_s = [а_A]^x[а_B]^y
Активность ионов связана с соответствующими концентрациями через коэффициенты активности, которые уточняют поведение ионов в присутствии в растворе других соединений. Значения коэффициентов близки к единице в сильноразбавленных растворах электролитов, которые находятся в равновесии с нерастворимым осадком.
ПР для некоторых малорастворимых в воде соединений (при 25°)
Соединение | ПР |
---|---|
AgCl | 1,77·10-10 |
AgBr | 5,35·10-13 |
AgI | 8,51·10-17 |
BaSO4 | 1,07·10-10 |
CaCO3 | 4,96·10-9 |
Ca(OH)2 | 4,68·10-6 |
Ca3(PO4)2 | 2,07·10-33 |
Fe(OH)2 | 4,87·10-17 |
Fe(OH)3 | 2,64·10-39 |
MgCO3 | 6,82·10-6 |
PbI2 | 8,49·10-9 |
PbS | 3,00·10-28 |
Точное определение произведения растворимости связано с большими трудностями. Прежде всего, сложность вызывает установлении самого факта, что система находится в равновесии при выбранной температуре. Это связано с тем, что реакции осаждения и растворения могут быть чрезвычайно медленными. Если процесс очень медленный, даже процесс испарения растворителя может стать проблемой и повлиять на точность измерений. Может возникнуть пересыщение. У слабо растворимых веществ концентрации в растворе очень низки и их трудно определить.
Связь с растворимостью
Произведение растворимости связано с растворимостью S:
S=Ksxx⋅yyx+y,S=sqrt[x+y]{frac{Ks}{x^xcdot y^y}},
где xx и yy – коэффициенты при ионах в реакции диссоциации.
По этому уравнению можно рассчитывать ПР, имея данные по растворимости (например, полученные кондуктометрическим измерением электропроводности раствора).
Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 3 ноября 2017 года; проверки требуют 9 правок.
Произведе́ние раствори́мости (ПР, Ksp) — произведение концентраций ионов малорастворимого электролита в его насыщенном растворе при постоянных температуре и давлении. Произведение растворимости — величина постоянная.
При постоянной температуре в насыщенных водных растворах малорастворимых электролитов устанавливается равновесие между твердым веществом и ионами, образующими это вещество. Например, в случае для CaCO3 это равновесие можно записать в виде:
Константа этого равновесия рассчитывается по уравнению:
В приближении идеального раствора с учётом того, что активность чистого компонента равна единице, уравнение упрощается до выражения:
Константа равновесия такого процесса называется произведением растворимости.
В общем виде, произведение растворимости для вещества с формулой AmBn, которое диссоциирует на m катионов An+ и n анионов Bm−, рассчитывается по уравнению:
где [An+(aq)] и [Bm−(aq)] — равновесные молярные концентрации ионов данного вещества, образующихся при электролитической диссоциации.
Из произведений растворимости и отношения числа катионов к анионам (m/n) можно рассчитать концентрации катионов и анионов в растворе малорастворимого электролита. Значения произведений растворимости приведены в справочниках[1].
Произведение активностей[править | править код]
Уравнение произведения растворимости не учитывает коэффициенты активности, то есть степень влияния ионных сил. Для растворов с концентрациями бо́льшими, чем 1⋅10−4 моль/л, необходимо использовать произведение активностей:
где аA и аB — активности ионов A и B.
Произведение активностей ионов для насыщенных растворов малорастворимых электролитов при данной температуре — постоянная величина. Она зависит от температуры и природы растворителя.
Произведение растворимости связано с растворимостью следующим соотношением:
для вещества AmBn или AnBm
(моль/л)
- где:
- m — количество моль катиона;
- n — количество моль аниона;
- Ksp — произведение растворимости;
- S — растворимость вещества (моль/л);
- или
(г/100 мл)
- M — молярная масса вещества (г/моль).
Соль | m | n | Solubility, S |
---|---|---|---|
AgCl
Ca(SO4) |
1 | 1 | |
Na2(SO4)
Ca(OH)2 |
2
1 |
1
2 |
|
Na3(PO4)
FeCl3 |
3
1 |
1
3 |
|
Al2(SO4)3
Ca3(PO4)2 |
2
3 |
3
2 |
|
ApBq
AqBp |
p
q |
q
p |
Литература[править | править код]
- Д. Г. Кнорре, Л. Ф. Крылова, В. С. Музыкантов. Физическая химия, М.: «Высшая школа», 1990.
Примечания[править | править код]
- ↑ Рабинович В.А., Хавин 3.Я. Краткий химический справочник. С. 287—290.
Ссылки[править | править код]
- Произведения растворимости (ПР), (водная среда, 25 °C) (рус.)
- [www.xumuk.ru/encyklopedia/2/3687.html xumuk.ru о произведении растворимости]
Некоторые внешние ссылки в этой статье ведут на сайты, занесённые в спам-лист. Эти сайты могут нарушать авторские права, быть признаны неавторитетными источниками или по другим причинам быть запрещены в Википедии. Редакторам следует заменить такие ссылки ссылками на соответствующие правилам сайты или библиографическими ссылками на печатные источники либо удалить их (возможно, вместе с подтверждаемым ими содержимым). Список проблемных доменов
|