2. Растворимость осадков. Связь растворимости с произведением растворимости

Растворимость (S) – это концентрация вещества в его насыщенном растворе. S выражается в молях растворенного вещества в 1л раствора (моль/л) или реже в граммах растворенного вещества в 100 мл раствора.

Произведение растворимости малорастворимого соединения Me_nAn_m связано с его растворимостью простым соотношением, которое получается из следующих соображений. Если в насыщенном растворе соединения Me_n An_m растворимость составляет S моль/л, то концентрация ионов в насыщенном растворе будет равна

. (2.1)

Например, для Ag₂C₂O₄ можно вычислить растворимость следующим образом:

2S S

;

или, воспользовавшись формулой (2.1),

.

Зная растворимость, легко вычислить произведение растворимости.

Пример. Растворимость сульфата кальция при 20 ^С равна 2 г/л. Вычислить .

Решение. Сначала вычисляют молярную концентрацию насыщенного раствора CaSO_4:

.

Следовательно, концентрация .

Далее вычисляют ионную силу раствора I и коэффициенты активности для Ca²⁺ и по уравнениям (2.2) и (2.3) :

; (2.2)

; (2.3)

;

.

3. Влияние сильных электролитов на растворимость

Растворимость малорастворимого соединения существенным образом зависит от присутствия в растворе сильных электролитов, не имеющих общего иона с осадком и имеющего общий ион.

Влияние сильного электролита, не имеющего общего иона с осадком, на его растворимость

Присутствие сильного электролита, не имеющего с осадком одноименного иона, увеличивает растворимость за счет снижения активности ионов в растворе. Это явление получило название солевого эффекта.

Пример. Вычислить растворимость AgCl в воде и в присутствии 0,05 М NH₄ NO₃.

Решение. Растворимость AgCl в воде равна

.

В присутствии сильного электролита NH₄NO₃ (не имеющего общего иона с осадком) необходимо учитывать влияние на растворимость ионной силы раствора, создаваемую сильным электролитом 0,05 М NH₄NO₃. Концентрация :

;

;

.

Из произведения активности для AgCl можно найти значение S:

;

.

Из приведенных расчетов видно, что, действительно, растворимость AgCl в присутствии 0,05 M NH ₄NO₃ возросла.

Влияние сильного электролита, имеющего общий ион с малорастворимым соединением, на его растворимость

В присутствии сильного электролита, имеющего общий ион с осадком, растворимость осадка уменьшается вследствие увеличения концентрации одного из ионов малорастворимого соединения в растворе. В результате происходит дополнительное выпадение осадка, пока не наступит равновесие.

Солевой эффект в данном случае также имеет место, однако вклад эффекта подавления растворимости является доминирующим.

Пример. Вычислить растворимость AgCl в присутствии 0,05 М NH₄Cl.

Решение. При расчете растворимости надо учитывать тот факт, что концентрация Cl^- - иона в растворе будет равна сумме концентрации (S + 0,05) за счет растворимости малорастворимого соединения ([Cl^-]= S) и за счет диссоциации сильного электролита 0,05 М NH₄Cl ([Cl ^- ] = 0,05 моль/л):

0,05 0,05 0,05

S S+0,05

Произведение растворимости для AgCl

;

т. к. S << 0,05,

.

Таким образом, приведенные расчеты показывают, что растворимость AgCl в присутствии NH₄Cl существенным образом понижается по сравнению с растворимостью в воде (S_AgCl =1,3 ^. 10 ^-5 моль/л, см. предыдущий пример).