Реакции, идущие с образованием труднорастворимого вещества

Значительно чаще приходится иметь дело с образованием труднорастворимых веществ, которые удаляются из сферы реакции в виде осадка, например:

Ca(NO₃)₂ + Na₂CO₃ = CaCO₃↓ + 2NaNO₃

или ионное уравнение: Ca²⁺ + CO₃^2- = CaCO₃↓

Изучение равновесия в насыщенных растворах сильных электролитов (например, солей) дает возможность выяснить условия, вызывающие образование или растворение осадков в этих условиях. При растворении кристаллов электролитов с ионной кристаллической решеткой в раствор переходят не молекулы, а ионы.

В насыщенном растворе какой-либо соли с осадком (например, Ag₃PO₄) имеет место равновесие:

Ag₃PO₄↓ ↔ 3Ag⁺ + РO₄^3-

Переход ионов в раствор происходит только с поверхности и не зависит от массы твердого вещества. Произведение концентраций ионов в насыщенном растворе при данной температуре есть величина постоянная. Эта величина называется произведением растворимости и обозначается ПР.

Произведение растворимости – это произведение концентраций ионов в насыщенном растворе в степенях, соответствующих коэффициентам в уравнении реакции,

ПР(Ag₃PO₄) = [Ag⁺]³ [РO₄^3-]

Из двух однотипных солей при определенной температуре меньшей растворимостью обладает соль, ПР которой меньше. Однако изменяя концентрацию ионов в насыщенном растворе, можно нарушить равновесие и вызвать осаждение или растворение осадка электролита:

- прибавление к насыщенному раствору малорастворимого электролита хорошо растворимого сильного электролита, не содержащего одноименный ион, повышает растворимость малорастворимого электролита. Это проявление так называемого солевого эффекта;

- прибавление к насыщенному раствору малорастворимого электролита хорошо растворимого сильного электролита, содержащего одноименный ион, понижает растворимость малорастворимого электролита.

Нередко встречаются реакции, при которых труднорастворимые вещества имеются в числе и исходных веществ, и продуктов реакции, например:

BaCO₃↓ + Na₂SO₄ = BaSO₄↓ + Na₂CO₃

Равновесие в подобных системах смещается в сторону образования вещества с меньшим значением ПР.

Условие образования осадка: Если при смешивании двух растворов, содержащих ионы малорастворимой соли, произведение концентраций этих ионов (ИП) больше произведения растворимости (ПР) малорастворимой соли или равно ему, то осадок образуется.

Реакции, идущие с образованием газа

К этим реакциям относят в основном реакции, сопровождающиеся выделением водородных соединений неметаллов H₂S, HF, HCl, HI, NH₃ и др., например:

ZnS +2HCl = ZnCl₂ + H₂S

Ионное уравнение реакции: ZnS + 2H⁺ = Zn²⁺ + H₂S

Так как сульфид цинка плохо растворим в воде, в ионном уравнении реакции эту соль записывают в молекулярной форме. При этом, однако, помнят, что растворение сульфида цинка в соляной кислоте происходит за счет того, что между ZnS, находящимся в осадке, и растворенной его частью существует равновесие: ZnS ↔ Zn²⁺ + S^2-, которое сдвигается вправо по мере связывания ионов S^2- в молекулы сероводорода.