Расчет молярной растворимости малорастворимых соединений в воде

Пусть равновесная молярная концентрация насыщенного раствора электролита А_nB_m над осадком равна S, а весь растворенный электролит полностью находится в диссоциированном виде (a = 1), тогда

 

АnBm (осадок)	Û	АnBm (нас. р-р)	®	n A^z+(р-р)	+	m B^z- (р-р)
Равновесие:		S моль/дм^3		[А^z^+] = nS		[B^z^-] = mS

 

Из выражения для произведения растворимости

 

ПР (А_nB_m) = [А^z+]ⁿ∙ [B^z-]^m = (nS)ⁿ∙ (mS)^m = nⁿ ∙ m^m ∙ S^n+m (7.2)

 

молярная растворимость электролита S (А_nB_m), [ моль/дм³ ] равна

,

Если установлена молярная растворимость малорастворимого соединения, легко вычислить его массовую концентрацию в насыщенном над осадком растворе:

ρ(А_nB_m) = S × M(А_nB_m), (7.3)

а также массу каждого из ионов малорастворимого соединения в насыщенном над осадком растворе:

m (А^z+) = nS М(А^z+), (7.4)

m (B^z-) = mS М(B^z-), (7.5)

 

Условия смещения ионного гетерогенного равновесия

Смещение ионного гетерогенного равновесия происходит в соответствии с принципом Ле-Шателье в направлении наиболее полного связывания ионов. Изменение концентрации ионов малорастворимого соединения в насыщенном над осадком растворе, особенно одноименных, приводит к существенному изменению растворимости осадка, при этом величина ПР остается неизменной. Из этой закономерности вытекают следующие четыре правила, лежащие в основе:

– образования осадка;

– растворения осадка;

– последовательности осаждения ионов;

– достижения полноты осаждения ионов.

Образование осадка.

Осадок малорастворимого соединения А_nB_m выпадает из пересыщенного раствора, когда стехиометрическое произведение молярных концентраций его ионов в растворе станет больше величины ПР (А_nB_m), т.е., выполняется неравенство:

сⁿ(А^z+) ∙ с^m(B^z-) > ПР (А_nB_m) (7.6)

 

Выпадение осадка продолжается до тех пор, пока раствор не станет насыщенным.

Растворение осадка.

Осадок малорастворимого соединения А_nB_m начнет растворяться в том случае, если раствор над ним станет ненасыщенным, когда стехиометрическое произведение молярных концентраций его ионов в растворе станет меньше величины ПР (А_nB_m), т.е., выполняется неравенство:

сⁿ(А^z+) с^m(B^z-) < ПР(А_nB_m) (7.7)

 

Создать условия для растворения осадка малорастворимого электролита можно за счет химического связывания хотя бы одного их его ионов в растворе над осадком в комплексное соединение или другое менее диссоциируемое соединение или путем изменения степени окисления одного из ионов (обоих) малорастворимого соединения, или другим способом.

Примеры:

1)Малорастворимые соли слабых кислот, например, карбонаты и фосфаты, растворяются в сильных кислотах, где вносимые ионы Н⁺ связывают анионы солей в малодиссоциирующие соединения:

 

BaCO3(осадок)	Û	BaCO3(нас. р-р)	®	3 Ba^2+(р-р)	+	2 СO3^2– (р-р)
СO3^2–(нас. р-р)	+	2 Н^+(добавка)	®	Н2СО3	®	СО2↑ + Н2О

 

Заметим, что малорастворимый сульфат бария ВаSО₄ в кислотах не растворяется – почему?

2) Малорастворимый гидроксид алюминия Al(OH)₃ можно растворить как в сильных кислотах, так и в щелочах за счет связывания иона ОН^– в воду, а иона Al³⁺ в комплексное соединение:

Al(OH)3 (осадок)	Û	Al(OH)3 (нас. р–р)	→	Al^3+(р–р)	+	3ОН^–(р–р)
Al^3+(р–р)	+	4ОН^–(добавка)	→	[Al(OH)4]^–(р–р)
ОН^–(р–р)	+	Н^+(добавка)	→	Н2О

 

 

3) Осадок хлорида серебра растворяется в водном растворе аммиака, т.к. взаимо­действуя с аммиаком, образует водорастворимый комплекс [Ag(NH₃)₂Cl], устойчивый при избытке аммиака в растворе.

Подавить растворимость малорастворимого электролита можно, если в насыщенный раствор внести растворимый сильный электролит, при диссоциации которого образуются ион, одноимённый с ионом малорастворимого электролита.