Лекція 4: добуток розчинності. Іонний добуток води, водневий показник. Гідроліз солей

 

Розглянемо особливостіповедінки розчинів електролітів.

Візьмемо, наприклад, насичений розчин малорозчинної солі-барій сульфату. Між осадом ВаSO₄ та іонами Ва²⁺ та SO₄^2-, що знаходяться в розчині, встановлюється динамічна рівновага:

тверда фаза насичений розчин

Примінимо до цієї рівноваги закон діючих мас та запишемо вираз для константи рівноваги:

Тому що , то це значення ми переносимо до :

 

Таким чином, в насиченому розчині важкорозчинного електроліту добуток концентрації його іонів при даній температурі є величина постійна, яка називається добутком розчинності і позначається ДР.

Значення ДР –величини з довідника. Величина ДР характеризуєздібність електроліту розчинятися. З величини ДР електроліту можна визначити його розчинність, та навпаки, з розчинності можна визначити величину ДР (розчинність виражають в моль/л). Для того, щоб визначити розчинність солі в моль/л, треба написати рівняння дисоціації солі. Розглянемо дисоціацію аргентум карбонату:

Тепер запишемо вираз для ДР:

Коло концентрації іонів з’являється показник ступеня. Якщо концентрація була моль/л, то , а

 

 

; .

Визначивши масу можна перейти від розчинності в моль/л на г/л.

Поняття ДР широко використовується в аналітичній хімії для аналізу різних сполук. Зі значенням ДР пов’язані так звані якісні реакції (на -

солі , на — хлориди тощо).

Треба пам’ятати, що осад випадає тільки в тому разі, коли добуток концентрацій утворених іонів буде більше ДР: ІД>ДР.

Повернемося до . Якщо концентрація іонів моль/л; , то

осад не випадає, а якщо осад випаде.

Не дивлячись на те, що ми весь час кажемо, що вода — це диполь, тобто заряди в ній розподілені на два полюси, але чиста вода, що не містить ніяких домішок, у вигляді солей або інших електролітів, погано проводить електричний струм. Однак, сучасні чутливі прилади дозволяють вимірювати електропровідність води. Тому доля молекул все ж розпадається на іони за схемою:

Запишемо для цього рівняння:

Але для води та водних розчинів , тому перенесемо її до :

К

іонний добуток води

Отримане рівняння показує, що для води та розведених розчинів при постійній температурі добуток концентрації гідроген — іонів та гідрооксид-іонів є величина постійна, яка називається іонним добутком води.

З величин електропровідності були визначені концентрації гідроген — і гідроксид-іонів, що дорівнюють при . Також, як константа рівноваги, ¦ при .

Якщо , тобто тощо, то розчин кислий. Якщо , а — розчин лужний. Але, яким би не було середовище розчину, добуток концентрації гідроксид — та гідроген — іонів залишається рівним .

На практиці використання показника ступеню у виразі концентрації не зручно. Тому використовують десятковий логарифм цієї концентрації з протилежним знаком. Ступінь кислотності чи лужності розчину прийнято виражати не концентрацією іонів гідрогену, а її десятковим логарифмом, що взятий з протилежним знаком. Цю величину називають водневим показником, та позначають через pH:

Для кислих розчинів pH<7, тому що . Для нейтральних розчинів pH=7, тому що . Для лужних розчинів pH>7, тому що . Сума pH та pOH дорівнює 14.

Зараз дуже часто згадують про pH, коли обговорюють осади: дощі кислі, нейтральні та лужні.

Виміряти pH можна за допомогою скляних електродів, потенціал яких змінюється в залежності від активності катіонів в розчині (pH — метри або потенціометри).

Приблизне значення pH можна визначити за допомогою кислотно-основних індикаторів.