Глава 6

6.1. Произведение растворимости малорастворимого электролита

Рис. 6.1. Равновесие в системе «осадок - насыщенный раствор малорастворимого сильного электролита»

Рассмотрим гетерогенную систему, состоящую из малорастворимого соединения A_mB_n, находящегося в осадке, и насыщенного раствора этого вещества (рис. 6.1). Будем считать, что A_mB_n имеет ионную кристаллическую решётку, является сильным электролитом и переходит в раствор только в виде сольватированных ионов A^x+ и B^y-:

A_mB_n  mA^x+ + nB^y

Как и любое равновесие данный процесс можно описать константой химического равновесия

Активность осадка равна 1, поэтому

При постоянной температуре произведение активностей ионов малорастворимого электролита (в степенях равных соответствующим стехиометрическим коэффициентам) в насыщенном растворе есть для данного растворителя величина постоянная и называется термодинамическим произведением растворимости.

Термодинамическое произведение растворимости подходит для описания идеальных систем либо систем близких к идеальным (нулевая или очень малая ионная сила, отсутствие побочных реакций). На практике чаще используют концентрационное произведение растворимости, которое может быть реальным или условным. Реальное концентрационное произведение растворимости (K_S) выражается через равновесные концентрации ионов, образующихся при растворении осадка

Условным концентрационным произведением растворимости () называется произведение (в степенях равных стехиометрическим коэффициентам) общей концентрации всех форм существования катиона малорастворимого электролита и всех форм существования его аниона.

Условное произведение растворимости удобно использовать в тех случаях, когда ионы, образовавшиеся при растворении малорастворимого электролита, вступают в побочные реакции (протолитические реакции, образование комплексных соединений и т.д.).

Различные виды произведения растворимости связаны между собой следующим образом

По величине произведения растворимости, как и по величине любой константы равновесия, можно определить, достигла система состояния равновесия или нет.

Пример 6.1. Определить, выпадет ли осадок иодата бария при смешивании 10 мл 1,010^-3 М BaCl₂ и 10 мл 2,010^-3 М KIO₃, если

В конечном растворе: С(Ba²⁺) = 5,010^-4 моль/л, =1,010^-3 моль/л.

5,010^-4  (1,010^-3)² = 5,010^-10 <

Осадок иодата бария в данных условиях не образуется.

6.2. Растворимость

Растворимостью называют общую концентрацию вещества в его насыщенном растворе при данной температуре.

Рассмотрим вначале случай, когда малорастворимый электролит присутствует в насыщенном растворе только в виде ионов, образовавшихся при его диссоциации. Обозначим молярную концентрацию малорастворимого электролита в его насыщенном растворе S (моль/л), тогда [A] = mS, [B] = nS.

Для бинарного электролита

Пример 6.2. Рассчитать растворимость (моль/л) Ba(IO₃)₂ в воде при 25 С.

Иодат бария является сильным электролитом и переходит в раствор только в виде ионов.