Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Произведение растворимости и
ОБРАЗОВАНИЕ ОСАДКОВ
Произведение растворимости
Поместим в химический стакан какую-либо малорастворимую соль, например хлорид серебра (AgCl), и добавим к образовавшемуся осадку дистиллированной воды. При этом ионы Ag+ и С1–, испытывая притяжение со стороны окружающих диполей воды, постепенно отрываются от кристаллов и переходят в раствор. Сталкиваясь в растворе, ионы Ag+ и Сl– образуют молекулы AgCl↓ и осаждаются на поверхности кристаллов. Таким образом, в системе происходят два взаимно противоположных процесса, что приводит к динамическому равновесию, когда в единицу времени в раствор переходит столько же ионов Ag+ и Сl–, сколько их осаждается. Накопление ионов Ag+ и Сl– в растворе прекращается, получается насыщенный раствор. Следовательно, в системе находится осадок малорастворимой соли в соприкосновении с её насыщенным раствором. При этом происходят два взаимно противоположных процесса: - переход ионов из осадка в раствор. Скорость этого процесса можно считать постоянной при неизменной температуре: υ1 = k1; - осаждение ионов из раствора. Скорость этого процесса υ2 зависит от концентрации или активности ионов Ag+ и Сl–.
По закону действующих масс:
υ2 = k2 [Ag+][Cl–] или υ2 = . (8.1)
Так как данная система находится в состоянии химического равновесия, то
υ1 = υ2 или υ1 = k2 [Ag+][Cl–].
Для нерастворимого хлорида серебра АgСl, образующего твёрдую фазу, процесс его электролитической диссоциации характеризуется константой равновесия:
[Ag+][Cl–] = = Кр = const (при Т = const).
Константа равновесия диссоциации малорастворимого электролита в его насыщенном растворе называется произведением растворимости (ПР). В приведенном примере ПРАgСl = [Ag+][Cl–]. В тех случаях, когда электролит содержит два или несколько одинаковых ионов, концентрация этих ионов при вычислении произведения растворимости должна быть возведена в соответствующую степень. Например, для сульфида серебра ПРАgСl = [Ag+]2[S2–], a иодида свинца ПРАgСl = [Рb2+][I–]2. В общем случае выражение произведения растворимости для малорастворимого электролита типа АmВn описывается уравнением:
= [А]m[В]n. (8.2)
Более строго произведение растворимости выражается через произведение активностей ионов:
ПР = . Однако ввиду того, что определение активностей отдельных ионов во многих случаях представляет неразрешимую задачу, при проведении расчётов их активности с достаточной степенью погрешности могут быть заменены концентрациями. Величины произведений растворимости у разных электролитов различны. Например, для карбоната кальция = 4,8 · 10–9, a для хлорида серебра – ПРАgСl = 1,56 · 10–10. ПР легко вычислить, зная растворимость соединения при данной температуре.
Пример. Растворимость карбоната кальция СаСО3 равна 0,0069 г/л. Найти . Решение. Выразим растворимость (S)карбоната кальция в молях: = 40 + 12 + 3 · 16 = 100 г/моль; = = 6,9 · 10–5 моль/л. Так как каждая формульная единица СаСО3 дает при растворении по одному иону Са2+ и СО32–, то:
[Са2+] = [СО32–] = 6,9 · 10–5 моль/л
Следовательно, = [Са2+][СО32–] = (6,9 · 10–5) 2 = 4,8 · 10–9.
Зная величину ПР, можно вычислить растворимость электролита в моль/л или г/л. Образование осадков
Если [Ag+][Cl–] < ПPAgСl, то раствор ненасыщенный; если [Ag+][Cl–] = ПРАgСl, то раствор насыщенный; в случае когда [Ag+][Cl–] > ПPAgСl, раствор становится пересыщенным. Осадок образуется в том случае, когда произведение концентраций ионов малорастворимого электролита превысит величину его произведения растворимости при данной температуре. Когда ионное произведение станет равным величине ПР, выпадение осадка прекращается. Зная объем и концентрацию смешиваемых растворов, можно рассчитать, будет ли выпадать осадок образующейся соли.
Пример. Выпадет ли осадок хлорида свинца при смешении равных объёмов растворов нитрата свинца Pb(NO3)2 и хлорида натрия NaCl с одинаковыми концентрациями 0,2 моль/л, если = 2,12 · 10–4. Решение. При смешении объем растворов возрастёт вдвое и концентрация каждого из веществ уменьшится вдвое и станет равным 0,1 моль/л. Такими же будут концентрации ионов [Рb2+] и [Сl–]. Следовательно, [Рb2+][Сl–]2 = 0,1 · 0,12 = 10–3. Полученное значение превышает величину . Поэтому часть РbС12 выпадет в осадок.
Влияние концентрации растворов. Малорастворимый электролит с достаточно большой величиной ПР невозможно осадить из разбавленных растворов. Например, осадок хлорида свинца РbС12 не будет выпадать при смешении равных объемов растворов нитрата свинца Pb(NO3)2 и хлорида натрия NaCl с концентрациями 0,1 моль/л. При смешивании равных объёмов концентрации каждого из веществ составит 0,1/2 = 0,05 моль/л.
Ионное произведение [Рb2+][Сl–]2 = 0,05 · 0,052 = 1,25 · 10–4. Полученное значение меньше величины , следовательно, выпадения осадка не произойдет. Влияние количества осадителя. Для возможно более полного осаждения употребляют избыток осадителя. Например, осаждается карбонат бария ВаСО3:
ВаС12 + Na2CO3 = ВаСО3↓ + 2NaCl.
После прибавления в раствор хлорида бария эквивалентного количества карбоната натрия в растворе остаются ионы Ва2+, концентрация которых обусловлена величиной . Повышение концентрации ионов СО32–, вызванное прибавлением избытка осадителя Na2CO3, повлечёт за собой соответственное уменьшение концентрации ионов Ва2+ в растворе, то есть увеличит полноту их осаждения. Влияние общего иона. Растворимость малорастворимых электролитов понижается в присутствии сильных электролитов, имеющих общие ионы. Если к ненасыщенному раствору сульфата бария BaSO4 понемногу прибавлять раствор сульфата натрия Na2SO4, то ионное произведение, которое было сначала меньше (табл. 7), постепенно достигнет величины ПР и превысит его. Начнется выпадение осадка BaSO4. Этим приемом широко пользуются на практике для увеличения полноты осаждения веществ из растворов. Влияние температуры. ПР является постоянной величиной при постоянной температуре. С увеличением температуры величина ПР возрастает, поэтому осаждение лучше проводить из охлажденных растворов. Растворение осадков. Правило произведения растворимости важно также и для решения обратной задачи – перевода малорастворимых веществ в раствор. Предположим, что надо растворить осадок карбоната бария (ВаСО3). Раствор, соприкасающийся с этим осадком, насыщен относительно ВаСО3. Это означает, что [Ва2+][СО32–] = . Если добавить в раствор кислоту, то ионы Н+ свяжут имеющиеся в растворе ионы СО32– в молекулы слабой угольной кислоты, которая затем разлагается на воду и диоксид углерода:
2Н+ + СО32– = Н2СО3 = Н2О + CO2↑.
Вследствие этого резко снизится концентрация ионов СО32– в растворе и ионное произведение [Ва2+][СО32–] станет меньше величины . Раствор окажется ненасыщенным относительно ВаСО3 и часть его из осадка перейдёт в раствор. При добавлении достаточного количества кислоты можно весь осадок перевести в раствор. Следовательно, растворение осадка начинается тогда, когда по какой-либо причине значение ионного произведения малорастворимого электролита становится меньше величины ПР. Для того чтобы растворить осадок, в раствор вводят такой электролит, ионы которого могут образовывать слабо диссоциирующее соединение с одним из ионов малорастворимого электролита. Этим объясняется растворение малорастворимых гидроксидов металлов в кислотах. Например:
Fe(OH)3↓ + 3НСl = FeCl3 + 3Н2О.
Ионы ОН– связываются в незначительно диссоциирующиеся молекулы Н2О. Величины ПР и растворимости различных соединений в воде при определённой температуре, необходимые для проведения соответствующих расчётов, приводятся в специальных таблицах. В качестве примера некоторые из этих данных представлены в табл. 7.
Таблица 7
Произведение растворимости (ПР) и растворимость при 25 0С
|
|||||||
Последнее изменение этой страницы: 2017-02-10; просмотров: 728; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 18.220.1.239 (0.017 с.) |