Растворение осадков.

Если в растворе произведение концентрации свободных ионов по той или иной причине станет меньше произведения растворимости, то это вызовет растворение осадка.

Для растворения какого-либо практически нерастворимого в воде вещества нужно взять такой реактив, один из ионов которого давал бы малодиссоциирующее соединение с одним из ионов труднорастворимого электролита.

Допустим, что нам необходимо осадок гидроокиси магния растворить в насыщенном растворе другого вещества. Между осадком и насыщенным водным раствором существует равновесие:

ионное произведение .

Что произойдет, если мы прибавим в этот раствор небольшое количество какой-либо кислоты? Ионы водорода кислоты, образующиеся при ее диссоциации, встречаясь в растворе с ионами основания, образуют почти недиссоциированные молекулы и делают тем самым ионное произведение меньшим величины . В силу этого раствор станет ненасыщенным относительно гидроокиси магния и начнет растворять соприкасающийся с ним осадок. Растворение будет продолжаться до тех пор, пока ионное произведение не станет снова равным величине , вслед за чем установится равновесие. При прибавлении кислоты (например, ) равновесие

все время будет смещаться слева направо, пока весь осадок не растворится.

Аналогично взаимодействуют с кислотами и другие труднорастворимые основания:

Из рассмотренных примеров видно, что практически нерастворимые в воде основания взаимодействуют с кислотами потому, что во всех этих случаях происходит уменьшение концентрации ионов вследствие соединения их с ионами (кислоты) и образования почти недиссоциированных молекул .

Некоторые основания взаимодействуют не только с кислотами, но и с солями аммония, например:

Образующаяся здесь гидроокись диссоциирует значительно сильнее, чем , поэтому в данном случае не происходит такого сильного понижения концентрации ионов в растворе, как при добавлении кислоты.

С солями аммония взаимодействуют только более растворимые основания. Такие труднорастворимые основания, как и др., с ними не взаимодействуют.

Труднорастворимые в воде кислоты взаимодействуют со щелочами () с образованием молекул и соответствующих солей.

Труднорастворимые соли слабых кислот взаимодействуют с кислотами благодаря тому, что ионы кислоты с анионами соли образуют слабодиссоциированные молекулы (соответствующей слабой кислоты):

Осадки кислых солей, например , взаимодействуют и со щелочами вследствие того, что соль частично диссоциирует;

При действии на такой осадок щелочью, в сферу реакции вводятся ионы , которые с ионами образуют молекулы воды:

Взаимодействие сульфидов с кислотами различно. Так, например, взаимодействует с уксусной кислотой; — с соляной; не взаимодействует не только с уксусной, но и практически с соляной, однако взаимодействует с азотной кислотой; взаимодействует только с царской водкой. Это зависит от величины константы произведения растворимости того или иного сульфида и от концентрации ионов .

В случае, если константа произведения растворимости сульфида является сравнительно большой величиной, как, например, , то произведение концентрации ионов остается меньше константы произведения растворимости , и поэтому взаимодействие сульфида с кислотой протекает до конца, например:

Наоборот, если константа произведения растворимости сульфида весьма мала (например, ), то произведение концентраций свободных ионов в самом начале взаимодействия перестает быть меньше константы произведения растворимо

сти, вследствие чего такие сульфиды практически не взаимодействуют с . Так, например, в реакциях

слабо диссоциированным веществом является сероводород. Однако в первой реакции равновесие практически сдвинуто вправо, во второй — влево. Это объясняется тем, что ионы в связаны полнее, чем в ; что же касается , то она в несколько раз менее растворима, чем , и у нее ионы связаны еще более полно, чем в сероводороде.

Нередко причиной растворения осадков является образование комплексных соединений, например:

Очень часто растворение осадков связано также с течением окислительно-восстановительных процессов. Так, например, сернистые соединения ( и др.), не растворимые в кислотах, не являющихся окислителями, растворяются при нагревании в и в других сильных окислителях.

Рассмотрим несколько примеров.

Пример 1. Чему равна растворимость (мг/л), если произведение растворимости равно ?

Решение. В растворе хлорид серебра диссоциирует полностью по схеме: . Каждая молекула в растворе дает один ион и один ион . Следовательно, концентрация ионов равна концентрации ионов , т. е. .

Если молекулярную концентрацию обозначим через X, то на основании уравнения диссоциации концентрация ионов и равна общей концентрации , выраженной в молях: . Подставив концентрацию ионов, выраженную через X, в уравнение , получим:

Следовательно, растворимость равняется моль/л. Молекулярный вес =143,34 г, поэтому растворимость в граммах на литр раствора равна: , или 1,79 мл/л.

Пример 2. Вычислить произведение растворимости углекислого магния, если 1 л насыщенного раствора содержит 0,27 г соли.

Решение. Определим прежде всего молярную концентрацию насыщенного раствора . Грамм-мсшекулярный вес поэтому молярная растворимость соли будет равна:

Будем считать, что углекислый магний диссоциирует полностью по схеме:

Следовательно, при электролитической диссоциации каждая грамм-молекула дает при растворении по 1 грамм-иону и .

Поэтому концентрация ионов равна , концентрация ионов равна .

Подставляя в приведенное уравнение концентрации ионов, получим .

Пример 3. Выяснить, получится ли осадок при взаимодействии равных объемов 0,02 н. раствора и 0,4 н. раствора . Произведение растворимости равно .

Решение. При вычислении в формулу произведения растворимости необходимо подставлять концентрации реагирующих ионов, выраженные в . Поэтому вначале определим молярность растворов и :

После смешения растворов увеличится объем смеси в 2 раза, а следовательно, в 2 раза станут меньше концентрации ионов. Вычислим концентрации ионов и в растворе после смешения:

Откуда произведение концентраций этих ионов

Таким образом, в полученном растворе после смешения растворов произведение концентраций ионов и больше величины произведения растворимости , поэтому осадок образуется.