§ 24. Произведение растворимости

При растворении какого-либо вещества в воде одновременно протекают два противоположно направленных процесса, например:

Когда раствор какого-либо вещества ненасыщен, то процесс растворения новых количеств этого вещества преобладает над процессом осаждения (выделения) его из раствора. В пересыщенном растворе наблюдается обратное явление — преобладает процесс выделения растворенного вещества из раствора. В насыщенном растворе, находящемся над осадком растворенного вещества, устанавливается состояние динамического равновесия. В этом случае скорость растворения равна скорости осаждения.

При установившемся равновесии в единицу времени столько же ионов переходит в осадок, сколько их переходит в раствор с поверхности осадка.

Согласно закону действия масс при установившемся равновесии в водном растворе :

где и — равновесные концентрации ионов серебра и хлора;

— концентрация вещества в твердой фазе, т. е. содержание вещества в единице объема осадка.

В гомогенных системах столкновения между элементарными частицами происходят по всей толще реагирующих веществ. В гетерогенных системах столкновение между элементарными частицами растворенного вещества и твердого вещества происходит лишь на поверхности раздела фаз, и, независимо от количества твердого вещества, его концентрация остается постоянной и не влияет на скорость реакции. Поэтому можно написать:

Произведение концентраций ионов малорастворимого электролита в его насыщенном водном растворе называют произведением растворимости и обозначают знаком ПР с индексом того электролита, о котором идет речь. Например:

или в общем виде для малорастворимого бинарного электролита

(32)

т. е. при установившемся равновесии в насыщенном водном растворе мало растворимого электролита при данных температуре и давлении независимо от изменения концентраций отдельных ионов величина остается постоянной.

Например, если в растворе увеличить концентрацию -ионов, то соответственно уменьшится концентрация -ионов, и наоборот.

Значения величин произведения растворимости молено найти в справочниках.

В ряде случаев данные, приводимые в различных литературных источниках, расходятся. Однако порядок цифр остается неизменные и не сказывается на результатах расчетов.

Общее уравнение, выражающее произведение растворимости. В общем виде для малорастворнмого электролита произведение растворимости выражают уравнением:

(33)

где — равновесные концентрации катионов и анионов, образующихся при электролитической диссоциации электролита ; а, b — коэффициенты, показывающие число соответствующих ионов, образующихся при электролитической диссоциации одной молекулы электролита.

Например:

В ненасыщенном растворе ионное произведение представляет меньшую величину, чем произведение растворимости; поэтому осадок (если он имеется) будет переходить в раствор до тех пор, пока величина ионного произведения не достигнет величины произведения растворимости.

В пересыщенном растворе ионное произведение превышает произведение растворимости, поэтому осадок будет образовываться до тех пор, покя значение ионного произведения не станет равным значению произведения растворимости.

В аналитической практике применение правила произведения растворимости дает возможность учитывать изменение концентрации одних ионов малорастворимого электролита в зависимости от изменения концентрации других.