Как найти растворимость в чистой воде - Сайт, где вы сможете решить свои вопросы

Загрузить PDF

Понятие растворимости используется в химии для описания свойств твердого вещества, которое смешивается с жидкостью и растворяется в ней. Полностью растворимы лишь ионные (заряженные) соединения. Для практических нужд достаточно помнить несколько правил или уметь найти их, чтобы при случае воспользоваться ими и узнать, растворятся или нет те или иные ионные вещества в воде. Фактически, в любом случае растворяется некоторое количество атомов, даже если изменения не заметны, поэтому для проведения точных экспериментов иногда требуется вычислить это количество.

1
Узнайте больше об ионных соединениях. В нормальном состоянии каждый атом имеет определенное число электронов, но иногда он может захватить дополнительный электрон или потерять свой.^[1] В результате образуется ион, который имеет электрический заряд. Если ион с отрицательным зарядом (дополнительным электроном) встречает ион с положительным зарядом (без электрона), они связываются вместе, подобно противоположным полюсам двух магнитов. В результате образуется ионное соединение.
- Ионы с отрицательным зарядом называются анионами, а ионы с положительным зарядом — катионами.
- В нормальном состоянии количество электронов в атоме равно числу протонов, в результате чего атом электрически нейтрален.
2
Узнайте больше о растворимости. Молекулы воды (H₂O) обладают своеобразной структурой, что делает их похожими на магнит: с одного конца они имеют положительный, а со второго — отрицательный заряд. При помещении в воду ионного соединения эти водяные «магниты» собираются вокруг его молекул и стремятся оттянуть положительные и отрицательные ионы друг от друга. Молекулы некоторых ионных соединений не очень прочны, и такие вещества растворимы в воде, так как молекулы воды оттягивают ионы друг от друга и растворяют их. В других соединениях ионы связаны крепче, и они нерастворимы, поскольку молекулы воды не в состоянии растащить ионы в стороны.^[2]
- В молекулах некоторых соединений внутренние связи сравнимы по силе с действием молекул воды. Такие соединения называют слабо растворимыми, поскольку значительная часть их молекул диссоциирует, хотя другие остаются не растворенными.
3
Изучите правила растворимости. Поскольку взаимодействие между атомами описывается довольно сложными законами, не всегда можно сразу сказать, какие вещества растворяются, а какие нет. Найдите один из ионов соединения в приведенном ниже описании того, как обычно ведут себя различные вещества. После этого обратите внимание на второй ион и проверьте, не относится ли данное вещество к исключениям из-за необычного взаимодействия ионов.
- Предположим, вы имеете дело с хлоридом стронция (SrCl₂). Найдите в перечисленных ниже шагах (они выделены жирным шрифтом) ионы Sr и Cl. Cl обычно растворим; после этого загляните в приведенные ниже исключения. Ионы Sr там не упомянуты, так что соединение SrCl должно растворяться в воде.
- Ниже соответствующих правил приведены наиболее распространенные исключения. Существуют и другие исключения, однако вы вряд ли столкнетесь с ними на уроках химии или в лаборатории.
4
Соединения растворимы, если в их состав входят ионы щелочных металлов, то есть Li⁺, Na⁺, K⁺, Rb⁺ и Cs⁺. Это элементы группы IA таблицы Менделеева: литий, натрий, калий, рубидий и цезий. Почти все простые соединения этих элементов растворимы.
- Исключение: соединение Li₃PO₄ нерастворимо.
5
Соединения ионов NO₃^–, C₂H₃O₂^–, NO₂^–, ClO₃^– и ClO₄^– растворимы. Их называют соответственно ионами нитратов, ацетатов, нитритов, хлоратов и перхлоратов. Ион ацетата часто обозначают аббревиатурой OAс.^[3]
- Исключения: Ag(OAc) (ацетат серебра) и Hg(OAc)₂ (ацетат ртути) нерастворимы.
- AgNO₂^– и KClO₄^– лишь слабо растворимы.
6
Соединения ионов Cl^–, Br^– и I^– обычно растворимы. Ионы хлора, брома и йода образуют соответственно хлориды, бориды и йодиды, которые называют солями галогенов. Эти соли почти всегда растворимы.
- Исключение: если вторым ионом в паре является ион серебра Ag⁺, ртути Hg₂²⁺ или свинца Pb²⁺, соль нерастворима. Это же верно и для менее распространенных галогенов с ионами меди Cu⁺ и таллия Tl⁺.
7
Соединения иона SO₄^2- (сульфаты) обычно растворимы. Как правило, сульфаты растворяются в воде, однако существует несколько исключений.
- Исключения: нерастворимы сульфаты следующих ионов: стронция Sr²⁺, бария Ba²⁺, свинца Pb²⁺, серебра Ag⁺, кальция Ca²⁺, радия Ra²⁺ и двухвалентного серебра Hg₂²⁺. Учтите, что сульфат серебра и сульфат кальция все же немного растворяются в воде, и иногда их считают слегка растворимыми веществами.
8
Соединения OH^– и S^2- нерастворимы в воде. Это соответственно ионы гидроксида и сульфида.
- Исключения: помните о щелочных металлах (группа IA) и о том, что почти все их соединения растворимы? Так вот, ионы Li⁺, Na⁺, K⁺, Rb⁺ и Cs⁺ образуют растворимые гидроксиды и сульфиды. Кроме того, растворимы соли кальция Ca²⁺, стронция Sr²⁺ и бария Ba²⁺ (группа IIA). Учтите, что значительная часть молекул гидроксидов этих элементов все же не растворяется, поэтому иногда их считают слабо растворимыми.
9
Соединения ионов CO₃^2- и PO₄^3- нерастворимы. Эти ионы образуют карбонаты и фосфаты, которые обычно не растворяются в воде.
- Исключения: данные ионы образуют растворимые соединения с ионами щелочных металлов: Li⁺, Na⁺, K⁺, Rb⁺ и Cs⁺, а также с аммонием NH₄⁺.
Реклама

1
Найдите произведение растворимости K_sp (это постоянная величина). Каждое соединение имеет свою константу K_sp. Ее значения для различных веществ приведены в справочниках и на сайте (на английском языке). Значения произведения растворимости определяются экспериментально и они могут значительно отличаться друг от друга в различных источниках, поэтому лучше пользоваться таблицей для K_sp в вашем учебнике химии, если такая таблица там есть. Если не указано другого, в большинстве таблиц приводится произведение растворимости при температуре 25ºC.
- К примеру, если вы растворяете иодид свинца PbI₂, найдите для него произведение растворимости. На сайте bilbo.chm.uri.edu указано значение 7,1×10^–9.
2
Запишите химическое уравнение. Сначала определите, на какие ионы распадется молекула вещества при растворении. Затем запишите уравнение с K_sp с одной стороны и соответствующими ионами с другой.
- В нашем примере молекула PbI₂ расщепляется на ион Pb²⁺ и два иона I^–. При этом достаточно установить заряд лишь одного иона, так как в целом раствор будет нейтральным.
- Запишите уравнение: 7,1×10^–9 = [Pb²⁺][I^–]².
3
Преобразуйте уравнение так, чтобы решить его. Перепишите уравнение в простом алгебраическом виде. Используйте при этом то, что вам известно о количестве молекул и ионов. Подставьте вместо числа атомов растворяемого соединения неизвестную величину х и выразите количество ионов через х.
- В нашем примере необходимо переписать следующее уравнение: 7,1×10^–9 = [Pb²⁺][I^–]².
- Поскольку в соединение входит лишь один атом свинца (Pb), число растворенных молекул будет равняться количеству свободных ионов свинца. Таким образом, мы можем приравнять [Pb²⁺] и x.
- Поскольку на каждый ион свинца приходится два иона йода (I), число атомов йода следует приравнять 2x.
- В результате получается уравнение 7,1×10^–9 = (x)(2x)².
4
При необходимости учтите общие ионы. Пропустите данный шаг, если вещество растворяется в чистой воде. Однако если вы используете раствор, который уже содержит один или более интересующих вас ионов (общих ионов), растворимость может значительно снизиться.^[4] Эффект общих ионов особенно заметен для слабо растворимых веществ, и в подобных случаях можно предполагать, что подавляющее большинство растворенных ионов уже присутствовали в растворе ранее. Перепишите уравнение и учтите в нем известные молярные концентрации (молей на литр, или M) уже растворенных ионов. Откорректируйте неизвестные величины х для этих ионов.^[5]
- Например, если иодид свинца уже присутствует в растворе с концентрацией 0,2M, следует переписать уравнение следующим образом: 7,1×10^–9 = (0,2M+x)(2x)². Поскольку величина 0,2M намного больше x, можно записать уравнение в виде 7,1×10^–9 = (0,2M)(2x)².
5
Решите уравнение. Найдите величину x, чтобы узнать, насколько растворимо данное соединение. Ввиду определения произведения растворимости ответ будет выражен в молях растворенного вещества на литр воды. Для вычисления конечного результата может понадобиться калькулятор.
- Для растворения в чистой воде, то есть при отсутствии общих ионов, находим:
- 7,1×10^–9 = (x)(2x)²
- 7,1×10^–9 = (x)(4x²)
- 7,1×10^–9 = 4x³
- (7,1×10^–9)/4 = x³
- x = ∛((7,1×10^–9)/4)
- x = 1,2 x 10^-3 молей на литр воды. Это очень малое количество, поэтому данное вещество практически нерастворимо.
Реклама

Что вам понадобится

Таблица произведений растворимости (K_sp) различных соединений.

Советы

Если имеются экспериментальные данные о растворимости соединения, можно использовать то же уравнение для того, чтобы вычислить произведение растворимости K_sp для данного вещества.^[6]

Предупреждения

Несмотря на отсутствие общепринятого согласия насчет терминов, химики согласны относительно большинства веществ. Разногласия могут возникнуть лишь в случае немногих соединений, для которых в различных таблицах приведены разные значения.
В некоторых довольно старых справочниках соединение NH₄OH отнесено к растворимым. Это неверно: хотя и можно выявить ионы NH₄⁺ и OH^– в малых количествах, их нельзя выделить, чтобы получить соединение.^[7]

Об этой статье

Эту страницу просматривали 31 260 раз.

Была ли эта статья полезной?

Источник

Download Article

Solubility is used in chemistry to describe the properties of a solid compound that is mixed with and fully dissolves in a fluid without leaving any undissolved particles. Only ionic (charged) compounds are soluble. For practical purposes, memorizing a few rules or referring to a list of them is enough to tell you whether most ionic compounds will stay solid when dropped in water, or whether a significant amount will dissolve. In actuality, some number of molecules will dissolve even if you can’t see the change, so for precise experiments you may need to know how to calculate this amount.

1
Learn about ionic compounds. Each atom normally has a certain number of electrons, but sometimes they pick up an extra electron or lose one through a process known as electron transfer. The result is an ion, which has an electric charge. When an ion with a negative charge (an extra electron) meets an ion with a positive charge (missing an electron), they bond together just like the negative and positive ends of 2 magnets. The result is an ionic compound.^[1]
- Ions with negative charges are called anions, while ions with positive charges are cations.
- Normally, the number of electrons in an atom is equal to the number of protons, canceling out the electrical charges.
2
Understand solubility. Water molecules (H₂O) have an unusual structure, which makes them similar to a magnet: one end has a positive charge, while the other has a negative. When you drop an ionic compound in water, these water “magnets” will gather around it, trying to pull the positive and negative ions apart.^[2]
- Some ionic compounds aren’t stuck together very well; these are soluble since the water will pull them apart and dissolve them. Other compounds are bonded more strongly, and are insoluble since they can stick together despite the water molecules.
- Some compounds have internal bonds that are similar in strength to the pull of the water. These are called slightly soluble, since a significant amount of compounds will be pulled apart, but the rest will stay together.
Advertisement
3
Study the rules of solubility. Because the interactions between atoms are quite complex, it’s not always intuitive which compounds are soluble and which are insoluble. Look up the first ion in the compound on the list below to find out how it usually behaves, then check the exceptions to make sure the second ion doesn’t have an unusual interaction.^[3]
- For example, to check Strontium Chloride (SrCl₂), look for Sr or Cl in the bold steps below. Cl is “usually soluble,” so check underneath it for exceptions. Sr is not listed as an exception, so SrCl₂ must be soluble.
- The most common exceptions to each rule are written beneath it. There are other exceptions, but you are unlikely to encounter them in a typical chemistry class or laboratory.
4
Recognize that compounds are soluble if they contain alkali metals. Alkali metals include Li⁺, Na⁺, K⁺, Rb⁺, and Cs⁺. These are also called the Group IA elements: lithium, sodium, potassium, rubidium, and cesium. Almost every single compound that includes one of these ions is soluble.
- Exception: Li₃PO₄ is insoluble.
5
Understand that some other compounds are soluble. These include compounds of NO₃^–, C₂H₃O₂^–, NO₂^–, ClO₃^–, and ClO₄^–. Respectively, these are the nitrate, acetate, nitrite, chlorate, and perchlorate ions. Note that acetate is often abbreviated OAC.^[4]
- Exceptions: Ag(OAc) (silver acetate) and Hg(OAc)₂ (mercury acetate) are insoluble.
- AgNO₂^– and KClO₄^– are only “slightly soluble.”
6
Note that compounds of Cl^–, Br^–, and I^– are usually soluble. The chloride, bromide, and iodide ions almost always make soluble compounds, called halogen salts.^[5]
- Exception: If any of these pair with the ions silver Ag⁺, mercury Hg₂²⁺, or lead Pb²⁺, the result is insoluble. The same is true of less common compounds made from pairing with copper Cu⁺ and thallium Tl⁺.
7
Realize that compounds containing SO₄^2- are usually soluble. The sulfate ion generally forms soluble compounds, but there are several exceptions.^[6]
- Exceptions: The sulfate ion forms insoluble compounds with the following ions: strontium Sr²⁺, barium Ba²⁺, lead Pb²⁺, silver Ag⁺, calcium Ca²⁺, radium Ra²⁺, and diatomic silver Ag₂²⁺. Note that silver sulfate and calcium sulfate dissolve just enough that some people call them slightly soluble.
8
Know that compounds containing OH^– or S^2- are insoluble. These are the hydroxide and sulfide ions, respectively.^[7]
- Exceptions: Remember the alkali metals (Group I-A) and how they love forming soluble compounds? Li⁺, Na⁺, K⁺, Rb⁺, and Cs⁺ all form soluble compounds with the hydroxide or sulfide ions. In addition, hydroxide forms soluble salts with the alkali earth (Group II-A) ions: calcium Ca²⁺, strontium Sr²⁺, and barium Ba²⁺. Note that the compounds resulting from hydroxide and an alkali earth do have just enough molecules that stay bonded to sometimes be considered “slightly soluble.”
9
Understand that compounds containing CO₃^2- or PO₄^3- are insoluble. One last check for carbonate and phosphate ions, and you should know what to expect from your compound.^[8]
- Exceptions: These ions form soluble compounds with the usual suspects, the alkali metals Li⁺, Na⁺, K⁺, Rb⁺, and Cs⁺, as well as with ammonium NH₄⁺.

1
Look up the product solubility constant (K_sp). This constant is different for each compound, so you’ll need to look it up on a chart in your textbook. Because these values are determined experimentally, they can vary widely between charts, so it’s best to go with your textbook’s chart if it has one. Unless otherwise specified, most charts assume you are working at 25ºC (77ºF).^[9]
- For example, if you’re dissolving lead iodide, or PbI₂, write down its product solubility constant.
2
Write the chemical equation. First, determine how the compound splits apart into ions when it dissolves. Next, write an equation with the K_sp on one side and the constituent ions on the other.
- For example, a molecule of PbI₂ splits into the ions Pb²⁺, I^–, and a second I^–. (You only need to know or look up the charge on 1 ion, since you know the total compound will always have a neutral charge.)
- Write the equation 7.1×10^–9 = [Pb²⁺][I^–]²
- The equation is the product solubility constant, which can be found for the 2 ions in a solubility chart. Since there are 2 I^– ions, I^– is to the second power.
3
Modify the equation to use variables. Rewrite the equation as a simple algebra problem, using what you know about the number of molecules and ions. Set x equal to the amount of the compound that will dissolve, and rewrite the variables representing the numbers of each ion in terms of x.
- In our example, we need to rewrite 7.1×10^–9 = [Pb²⁺][I^–]²
- Since there is 1 lead ion (Pb²⁺) in the compound, the number of dissolved compound molecules will be equal to the number of free lead ions. So we can set [Pb²⁺] to x.
- Since there are 2 iodine ions (I^–) for each lead ion, we can set the number of iodine atoms equal to 2x squared.
- The equation is now 7.1×10^–9 = (x)(2x)²
4
Account for common ions, if present. Skip this step if you are dissolving the compound in pure water. If the compound is being dissolved into a solution that already contains one or more of the constituent ions (a “common ion”), however, the solubility is significantly decreased. The common ion effect is most notable in compounds that are mostly insoluble, and in these cases you can assume that the vast majority of the ions at equilibrium come from the ion already present in the solution. Rewrite the equation to include the known molar concentration (moles per liter, or M) of the ions already in the solution, replacing the value of x you used for that ion.^[10]
- For example, if our lead iodide compound was being dissolved in a solution with 0.2 M lead chloride (PbCl₂), we would rewrite our equation as 7.1×10^–9 = (0.2M+x)(2x)². Then, since 0.2M is such a higher concentration than x, we can safely rewrite it as 7.1×10^–9 = (0.2M)(2x)².
5
Solve the equation. Solve for x, and you’ll know how soluble the compound is. Because of how the solubility constant is defined, your answer will be in terms of moles of the compound dissolved, per liter of water. You may need a calculator to find the final answer.
- The following is for solubility in pure water, not with any common ions.
- 7.1×10^–9 = (x)(2x)²
- 7.1×10^–9 = (x)(4x²)
- 7.1×10^–9 = 4x³
- (7.1×10^–9) ÷ 4 = x³
- x = ∛((7.1×10^–9) ÷ 4)
- x = 1.2 x 10^-3 moles per liter will dissolve. This is a very small amount, so you know this compound is essentially insoluble.

Add New Question

Question

Explain fully how barium sulfate can be prepared?

Barium nitrate + sodium sulfate are both soluble and when mixed together will give you the precipitate barium sulfate.

Ask a Question

200 characters left

Include your email address to get a message when this question is answered.

Submit

Video

Things You’ll Need

Table of compound solubility product constants (K_sp)

If you have experimental data on how much of the compound dissolved, you can use the same equation to solve for the solubility constant K_sp.^[11]

There is no universally accepted definition of these terms, but chemists agree on the majority of compounds. Some edge case compounds with significant amounts of both dissolved and undissolved molecules may be described differently by different solubility tables
Some older textbooks list NH₄OH as a soluble compound. This is incorrect; small amounts of NH₄⁺ and OH^– ions can be detected, but they cannot be isolated to form a compound.^[12]

References

About This Article

Article SummaryX

To easily determine solubility, memorize the most popular soluble chemicals and compounds. Remember that elements, such as lithium, sodium, potassium, or other alkali metals, as well as chloride, bromide, and iodide, are all soluble. Additionally, any compounds that contain nitrate, acetate, nitrite, chlorate, or perchlorate are soluble. If a compound in the mixture contains sulfide, hydroxide, carbonate, or phosphate, it is generally insoluble. For tips on calculating solubility using the solubility constant, scroll down!

Did this summary help you?

Thanks to all authors for creating a page that has been read 410,490 times.

Reader Success Stories

William Thomas

Sep 27, 2019

“Thank you for for creating this site, which really helped with my science fair project.”

Did this article help you?

Источник

Произведение растворимости

Растворение
твердых электролитов
прекращается, когда образуется насыщенный
раствор,
в котором устанавливается гетерогенное
равновесие между твердой фазой и
перешедшими в раствор ионами.
Например:

[CaSO₄]{Ca²⁺}
+ {SO₄^2–}
(1)

В
выражение константы
этого гетерогенного равновесия не
входит концентрация твердой фазы

K
= C(Ca²⁺)∙(SO₄^2–)

В
насыщенном растворе твердого электролита
произведение концентраций его ионов
есть величина постоянная при данной
температуре. Она называется произведением
растворимости.

ПР(CaSO₄)
= C(Ca²⁺)∙(SO₄^2–)

Если
молекула электролита содержит несколько
одинаковых ионов, то концентрации этих
ионов, согласно закону
действующих масс,
должны быть возведены в соответствующие
степени. Например:

[PbI₂]{Pb²⁺}
+ 2{I^–}

ПР(PbI₂)
= C(Pb²⁺)∙C(I^–)²

Зная
произведения растворимости, можно
решать вопросы, связанные с образованием
или растворением осадков при химических
реакциях. Например, пусть диссоциация
соли АВ происходит на два иона:

АВА⁺
+ В^–

Обозначив
растворимость через s
(моль/л), получим C(A⁺)=
C(B^‑)
=s,
ПР=s².
На практике чаще возникает обратная
задача определения растворимости. Для
соли, диссоциирующей на два иона, .
Значения ПР можно найти вхимических
справочниках,
справочные величины табулируются обычно
при 298К.
Например, ПР(AgCl)=1,56∙10^–10,
ПР(AgBr)=4,4∙10^–13,
ПР(BaSO₄)=1,1∙10^–10,
ПР(HgS)=4∙10^–53.
Если соль имеет общую формулу AB₂,
то она диссоциирует по уравнению:

AB₂A²⁺
+ 2 B^–

В
этом
случае
C(A²⁺)=s,
C(B^–)=2s,
ПР=
s
(2s)²=4s³, .

Если
фактическое произведение концентраций
(ПС) ионов в некотором растворе превышает
значение произведения растворимости,
т.е. ПС>ПР, то раствор является
пересыщенным,
и из него выпадает осадок. Условие
растворения осадка (ненасыщенности
раствора): ПС<ПР. Оба процесса идут с
одинаковой скоростью, и система приходит
в состояние
равновесия
при ПС=ПР (насыщенный
раствор).

ПРИМЕР
1.
Вычислить массу хромата серебра,
находящуюся в его насыщенном растворе
объемом 1 л. ПР(Ag₂CrO₄)
= 4,05·10^-12.

РЕШЕНИЕ.
Равновесие растворимости в насыщенном
растворе Ag₂CrO₄:

[Ag₂CrO₄]
+ aq
2{Ag⁺}_aq
+ { CrO₄^2-}_aq
.

ПР
= С²_Ag₊·С_CrO_42-
= 4,05·10^-12.

Пусть
С_о
(С_о
= s)
– концентрация насыщенного раствора
Ag₂CrO₄.
Соль Ag₂CrO₄
– сильный электролит, α
≈ 1.

С_Ag₊
= С_о·α·n
= 2С_о;
С_CrO₄^2-=
С_о,
так как α
= 1, n
= 1.

Получаем
ПР = (2С_о)²·С_о
= 4С_о³,
откуда С_о
= ³√4,05·10^-12/4
= 1,004·10^-4моль/л.

Поскольку
С_о
= m/М·V,

m(Ag₂CrO₄)
= С_о·М
·V
= 1,004 ·10^-4·
332 · 1 = 3,3·10^-2г.

Полученные
данные позволяют вычислить объем воды,
необходимый для растворения определенной
навески соли.

ПРИМЕР
2.
Вычислить объем воды, необходимый для
растворения 50 мг хромата серебра.

РЕШЕНИЕ.
Воспользуемся результатами, полученными
в примере 1, согласно которым в 1 л
насыщенного раствора Ag₂CrO₄
содержится 3,3·10^-2г
Ag₂CrO₄.
При такой низкой концентрации соли
объем насыщенного раствора практически
равен объему воды. Таким образом,

в
1 л воды растворяется 3,3·10^-2г
Ag₂CrO₄,

в
х л воды растворяется 0,05г Ag₂CrO_4.

х
= 0,05/0,033 = 1,52л.

Если
в равновесную систему (1), содержащую в
растворе ионы M^y⁺,
A^x^–
и твердую фазу М_хА_y,
ввести электролит, имеющий в составе
либо M^y⁺,
либо A^x^–,
то это, в соответствии с принципом Ле
Шателье, приведет к образованию
дополнительного количества осадка.
Следовательно, присутствие одноименного
иона понижает растворимость малорастворимого
электролита. Величина ПР, как всякая
константа равновесия, зависит только
от природы электролита и температуры
и не изменяется с изменением концентраций
ионов в насыщенном растворе.

ПРИМЕР
3.
Определить растворимость хлорида
серебра в чистой воде и в 0,1М растворе
хлорида натрия. ПР(AgCl)
= 1,56·10^-10.

РЕШЕНИЕ.
В насыщенном растворе AgCl
устанавливается равновесие:

[AgCl]
+ aq
{Ag⁺}_aq
+ { Cl^–}_aq
; α
= 1 (3).

ПР
= С_Ag₊·С_Cl_–
= 1,56·10^-10.

При
отсутствии других электролитов в системе
концентрации ионов Ag⁺и
Cl^–
одинаковы: С_Ag₊=
С_Cl_–
= С_о.
ПР = С_Ag₊·С_Cl_–
= С_о².

Растворимость
AgCl
в чистой воде:

С_о
=√ПР = √1,56·10^-10
= 1,25·10^-5моль/л.

Увеличение
концентрации ионов Cl^‑
за счет введения в раствор NaCl
приведет к смещению равновесия (3) влево,
к уменьшению концентрации ионов Ag⁺
за счет образования дополнительного
количества осадка. Равновесная
концентрация ионов Cl^‑будет
слагаться из концентрации ионов Cl^‑
за счет диссоциации растворенной части
AgCl
и ионов Cl^–,
образующихся за счет диссоциации NaCl:
=(изAgCl)
+
(изNaCl).
Хлорид натрия хорошо растворим и является
сильным электролитом: NaCl
→ Na⁺
= Cl^‑
; α
= 1. Концентрацией Cl^‑,
образующихся за счет равновесия (3) можно
пренебречь, так как она незначительна
в сравнении с концентрацией Cl^‑,
образующихся при диссоциации:
(изAgCl)
<<
(изNaCl).
При растворении AgCl
в 0,1 М растворе NaCl
произведение растворимости AgCl
не изменится.

Обозначим
растворимость AgCl
в 0,1 М растворе NaCl
через С₁
(моль/л). Тогда С_Ag₊=
С₁·α
= С₁.

ПР
= С₁·
0,1 = 1,56·10^-10.

С₁== 1,56·10^-9моль/л.

Значение
С₁
значительно меньше С_о.

Значения
ПР используются также для определения
условий образования осадков. Рассмотрим
возможность образования осадка М_хА_y:

x{M^y⁺}_aq
+ y{A^x^–}_aq
[М_хА_y].

Обозначим
произведение произвольно выбранных
концентраций ионов, входящих в выражение
константы равновесия как ПС:

ПС
= С^х_My₊·С^у_Ax_–
.

Условием
образования в системе осадка является
неравенство ПС _МхА_y
> ПР _МхА_y,
т.е. осадок выпадает в том случае, когда
произведение концентраций ионов,
образующих малорастворимый электролит,
в степенях, равных стехиометрическим
коэффициентам, будет больше произведения
растворимости. При ПС _МхА_y
< ПР _МхА_y
осадок в системе не образуется.

ПРИМЕР
4.
Будет ли выпадать осадок при смешивании
100 мл 0,02М раствора нитрата свинца с 200
мл 0,2н. раствора соляной кислоты.

РЕШЕНИЕ.
В осадок может выпасть малорастворимый
PbCl₂.
В исходных растворах концентрация ионов
Pb²⁺=
0,02моль/л, C_Cl_–
= 0,2 моль/л. При смешивании растворов
концентрация ионов Pb²⁺уменьшится
в 3 раза и составит 0,02/3 = 0,0067 моль/л, C_Cl_–
=0,2·2/3 = 0,133 моль/л, поскольку раствор,
содержащий Cl^–
ионы разбавили от 200 до 300 мл.

ПС
_PbCl₂=
С_Pb₂₊·С²_Cl_–
= 0,0067 · (0,133)²
= 1,19·10^-4.

ПР
_PbCl₂=
2,12·10^-5.
ПС_PbCl₂
> ПР_PbCl₂.
Осадок выпадает

Соседние файлы в предмете Теоретические основы химии

#
#
#
#
26.03.20151.24 Mб50Теоретические основы химии для з.о. ИД.pdf
#
#

Источник

Растворимость (Р, χ или k_s) – это характеристика насыщенного раствора, которая показывает, какая масса растворенного вещества может максимально раствориться в 100 г растворителя. Размерность растворимости — г/ 100 г воды. Поскольку мы определяем массу соли, которая приходится на 100 г воды, в формулу растворимости добавляем множитель 100:

здесь m_р.в. – масса растворенного вещества, г

m_р-ля – масса растворителя, г

Иногда используют обозначение коэффициент растворимости k_S.

Задачи на растворимость, как правило, вызывают сложности, так как эта физическая величина для школьников не очень привычна.

Растворимость веществ в различных растворителях меняется в широких пределах.

В таблице приведена растворимость некоторых веществ в воде при 20^oС:

Вещество	Растворимость, г на 100 г H₂O	Вещество	Растворимость, г на 100 г H₂O
NH₄NO₃	177	H₃BO₃	6
NaCl	36	CaCO₃	0,0006
NaHCO₃	10	AgI	0,0000002

От чего же зависит растворимость веществ? От ряда факторов: от природы растворенного вещества и растворителя, от температуры и давления. В справочных таблицах предлагается вещества делят на хорошо растворимые, малорастворимые и нерастворимые. Такое деление очень условное, поскольку абсолютно нерастворимых веществ нет. Даже серебро и золото растворимы в воде, однако их растворимость настолько мала, что можно пренебречь ей.

Зависимость растворимости от природы растворенного вещества и растворителя*

Растворимость твердых веществ в жидкостях зависит от структуры твердого вещества (от типа кристаллической решетки твердого вещества). Например, вещества с металлическими кристаллическими решетками (железо, медь и др.) очень мало растворимы в воде. Вещества с ионной кристаллической решеткой, как правило, хорошо растворимы в воде.

Есть замечательное правило: “подобное хорошо растворяется в подобном”. Вещества с ионным или полярным типом связи хорошо растворяются в полярных растворителях. Например, соли хорошо растворимы в воде. В то же время неполярные вещества, как правило, хорошо растворяются в неполярных растворителях.

Большинство солей щелочных металлов и аммония хорошо растворимы в воде. Хорошо растворимы почти все нитраты, нитриты и многие галогениды (кроме галогенидов серебра, ртути, свинца и таллия) и сульфаты (кроме сульфатов щелочноземельных металлов, серебра и свинца). Для переходных металлов характерна небольшая растворимость их сульфидов, фосфатов, карбонатов и некоторых других солей.

Растворимость газов в жидкостях также зависит от их природы. Например, в 100 объемах воды при 20^oС растворяется 2 объема водорода, 3 объема кислорода. В тех же условиях в 1 объеме Н₂О растворяется 700 объемов аммиака.

Влияние температуры на растворимость газов, твердых веществ и жидкостей*

Растворение газов в воде вследствие гидратации молекул растворяемого газа сопровождается выделением теплоты. Поэтому при повышении температуры растворимость газов понижается.

Температура различным образом влияет на растворимость твердых веществ в воде. В большинстве случаев растворимость твердых веществ возрастает с повышением температуры. Например, растворимость нитрата натрия NaNO₃ и нитрата калия КNO₃ при нагревании увеличивается (процесс растворения протекает с поглощением теплоты). Растворимость NaCl при увеличении температуры возрастает незначительно, что связано с почти нулевым тепловым эффектом растворения поваренной соли.

Влияние давления на растворимость газов, твердых веществ и жидкостей*

На растворимость твердых и жидких веществ в жидкостях давление практически не оказывает влияния, так как изменение объема при растворении невелико. При растворении газообразных веществ в жидкости происходит уменьшение объема системы, поэтому повышение давления приводит к увеличению растворимости газов. В общем виде зависимость растворимости газов от давления подчиняется закону У. Генри (Англия, 1803 г.): растворимость газа при постоянной температуре прямо пропорциональна его давлению над жидкостью.

Закон Генри справедлив лишь при небольших давлениях для газов, растворимость которых сравнительно невелика и при условии отсутствия химического взаимодействия между молекулами растворяемого газа и растворителем.

Влияние посторонних веществ на растворимость*

В присутствии в воде других веществ (солей, кислот и щелочей) растворимость газов уменьшается. Растворимость газообразного хлора в насыщенном водном растворе поваренной соли в 10 раз меньше. Чем в чистой воде.

Эффект понижения растворимости в присутствии солей называется высаливанием. Понижение растворимости обусловлено гидратацией солей, что вызывает уменьшение числа свободных молекул воды. Молекулы воды, связанные с ионами электролита, уже не являются растворителем для других веществ.

Примеры задач на растворимость

Задача 1. Массовая доля вещества в насыщенном растворе равна 24% при некоторой температуре. Определите коэффициент растворимости этого вещества при данной температуре.

Решение:

Для определения растворимости вещества примем массу раствора равной 100 г. Тогда масса соли равна:

m_р.в. = m_р-ра⋅ω_р.в. = 100⋅0,24 = 24 г

Масса воды равна:

m_воды = m_р-ра – m_р.в. = 100 — 24 = 76 г

Определяем растворимость:

χ = m_р.в./m_р-ля⋅100 = 24/76⋅100 = 31,6 г вещества на 100 г воды.

Ответ: χ = 31,6 г

Еще несколько аналогичных задач:

2. Массовая доля соли в насыщенном растворе при некоторой температуре равна 28,5%. Определите коэффициент растворимости вещества при этой температуре.

3. Определите коэффициент растворимости нитрата калия при некоторой температуре, если массовая доля соли при этой температуре равна 0,48.

4. Какая масса воды и соли потребуется для приготовления 500г насыщенного при некоторой температуре раствора нитрата калия, если его коэффициент растворимости при этой температуре равен 63,9г соли в 100г воды?

Ответ: 194,95 г

5. Коэффициент растворимости хлорида натрия при некоторой температуре составляет 36г соли в 100г воды. Определите молярную концентрацию насыщенного раствора этой соли, если плотность раствора 1,2 г/мл.

Ответ: 5,49М

6. Какая масса соли и 5% раствора её потребуется для приготовления 450г насыщенного при некоторой температуре раствора сульфата калия, если его коэффициент растворимости при этой температуре равен 439г/1000г воды?

7. Какая масса нитрата бария выделится из раствора, насыщенного при 100ºС и охлаждённого до 0ºС, если во взятом растворе было 150мл воды? Коэффициент растворимости нитрата бария при температурах 0ºС и 100ºС равен соответственно 50г и 342г в 100г воды.

8. Коэффициент растворимости хлорида калия при 90ºС равен 500г/л воды. Сколько граммов этого вещества можно растворить в 500г воды при 90ºС и какова его массовая доля в насыщенном растворе при этой температуре?

9. В 500г воды растворено при нагревании 300г хлорида аммония. Какая масса хлорида аммония выделится из раствора при его охлаждении до 50ºС, если коэффициент растворимости соли при этой температуре равен 50г/л воды?

* Материалы портала onx.distant.ru

Источник

Что вам понадобится

Советы

Предупреждения

Об этой статье

Была ли эта статья полезной?

Things You’ll Need

References

About This Article

Reader Success Stories

Did this article help you?

Произведение растворимости

Вам также может понравиться

Как найти свою страницу статистики

Как найти телефон в анапе

Как правильно составить дарственную на автомобиль

Добавить комментарий Отменить ответ