Г. В. Плеханова (технический университет) к афедра общей и физической химии общая химия Сборник задач

• Название: Г. В. Плеханова (технический университет) к афедра общей и физической химии общая химия Сборник задач
• Анкор: Obschaya_khimia.doc
• Дата: 15.04.2018
• Размер: 2.09 Mb.
• Имя файла: Obschaya_khimia.doc
• Тип: Сборник задач; #18100
• страница: 22 из 27

5.6. Равновесия в насыщенных растворах

Насыщенным называют раствор, находящийся в равновесии с избытком растворяемого вещества. Концентрацию насыщенного называют растворимостью и обозначают S. Растворимость зависит от температуры и состава раствора.

Рассмотрим равновесие между солью, состоящей из катионов металла M^z+ и анионов кислотного остатка A^z, и ее насыщенным раствором. При этом учтем, что все соли - сильные электролиты, полностью диссоциирующие в растворе.

М+А(т)  +Мz+(р-р) + Аz(р-р).

(96)

Константу данного равновесия называют произведением растворимости соли и обозначают L. Запишем ее выражение согласно закону действующих масс:

L = Mz++Az,

(97)

Выражение (97) используют для расчета концентрации ионов в насыщенных растворах. Значения произведений растворимости обычно берут в справочнике.

5.6.1. Растворимость в бинарной системе соль - вода

В этом случае, согласно уравнению (96),

M^z+ = ₊S и A^z = _S.

Подставим эти соотношения в (97).

L = (₊S)^+(_S)^ = (_S)^,

где _ = (₊^+_^)^1/, а = ₊ + _

Отсюда получаем формулу для расчета растворимости соли в воде:

.

(98)

5.6.2. Растворимость в многокомпонентной системе с одноименными ионами

Рассмотрим расчет растворимости соли М_+А_ в системе, содержащей хорошо растворимую соль МА_ с одноименным анионом. Пример такой системы: BaSO₄–Na₂SO₄–H₂O. Катионы M^z+ переходят в раствор только из осадка, поэтому их концентрация определена растворимостью: M^z+ = ₊S. Концентрация анионов в растворе складывается из двух составляющих: растворимость труднорастворимой соли _S, и концентрация соли М_, которую обозначим С. После подстановки в формулу (97) получаем:

L = (S)(S + C).

(99)

Растворимость находят путем решения степенного уравнения (99). Если растворимость меньше концентрации соли с одноименным ионом в 100 и более раз, то есть _S  0,01C, то пренебрегают в сумме меньшим слагаемым и получают:

.

(100)

Аналогично вычисляют растворимость в присутствии одноименного катиона. Следует запомнить, что растворимость в присутствии одноименных ионов всегда понижается.

5.6.3. Условия образования осадков

Если произведение концентраций ионов, образующих труднорастворимую соль, выше равновесного значения, то есть правая часть в формуле (97) больше левой, то в системе будет происходить образование осадка. При противоположном знаке неравенства осадок будет растворяться.

Значение рН, при котором из данного раствора начинает выпадать осадок гидроксида, называют рН гидратообразования. Для расчета этой характеристики используют следующие формулы:

М(ОН)z(т)  Мz+(р-р) + zOH(р-р);	(101)
L = Mz+OHz.	(102)

Из формулы (102) находят концентрацию ионов гидроксила, а затем рН гидратообразования.