§ 7. Влияние концентрации ионов водорода на растворимость малорастворимых соединений
Ионы водорода оказывают сильное влияние на растворимость различных соединений.
Заметное растворяющее действие на некоторые гидроокиси, оксикарбонаты и карбонаты оказывают также аммонийные соли сильных кислот, растворы которых имеют кислую реакцию.
В кислой растворимость малорастворимой соли тем больше, чем больше ее произведение растворимости и чем больше концентрация ионов водорода.
Так, например, для наибольшую величину ПР имеет оксалат бария , наименьшую — оксалат кальция , оксалат стронция занимает промежуточное положение . Поэтому в кислой среде лучше растворяется , хуже — и еще хуже — . Следует отметить, что растворимость этих солей в солянокислой среде больше, чем в уксуснокислой.
Растворимость малорастворимой соли в кислоте тем больше, чем меньше константа электролитической диссоциации кислоты, анионы которой входят в состав данной соли. Другими словами, чем больше растворимость данного электролита в воде и чем слабее кислота, образующая его, тем больше этот электролит растворяется в кислоте.
Так, в уксусной кислоте оксалат кальция практически не растворяется, а карбонат кальция — растворяется.
Расчет растворимости электролита в кислой среде. Пусть дана малорастворимая соль слабой кислоты .
В водном растворе:
Если в этот раствор прибавить сильную кислоту, то ионы будут связываться с образованием слабой кислоты .
При этом равновесие нарушается и осадок будет растворяться, так как
Каждому аниону , присутствующему в растворе и связанному в молекулы , соответствует катион , следовательно,
Подставляя значение из уравнения, выражающего , получим:
но
Следовательно,
Умножив левую и правую части этого уравнения на , получим:
откуда
Здесь , т. е. концентрация ионов водорода равна разнице между общей концентрацией кислоты и ее недиссоциированной частью.
В частном случае, когда
Физический смысл уравнения (11) заключается в следующем: растворимость малорастворимых солей слабых кислот (в том числе и гидроокисей и основных солей, которые можно рассматривать как кислые соли двухосновной кислоты ) в водных растворах сильных кислот при данных температуре и давлении повышается по сравнению с их растворимостью в чистой воде. Причем эта растворимость тем выше, чем больше произведение растворимости малорастворимого электролита, чем выше концентрация ионов водорода и чем меньше константа электролитической диссоциации слабой кислоты, образующей данную соль.
При вычислении растворимости малорастворимых солей в кислотах с учетом коэффициентов активностей применяют формулу:
Значение теории осаждения и комплексообразования в объемном анализе. Теории осаждения и комплексообразования имеют большое значение для объяснения многих явлений и процессов, наблюдающихся в объемных методах осаждения и комплексообразования. Они дают возможность:
1) точно вычислить растворимость любого малорастворимого электролита;
2) вычислить потери определяемых ионов в точке эквивалентности, вызываемые растворимостью осаждаемых соединений;
3) представить течение процессов осаждения и комплексообразования в различные моменты титрования;
4) построить кривые титрования;
5) правильно выбрать индикатор;
6) рассчитать концентрацию применяемого индикатора;
7) проследить влияние разбавления и температуры на точность объемно-аналитического определения.
Все эти вопросы рассматриваются ниже при описании отдельных методов осаждения и комплексообразования.