Хімічні рівноваги у гетерогенних системах. Добуток розчинності та його значення в аналізі

З усіх гетерогенних систем найбільше значення в аналітичній хімії мають системи тверда фаза – рідина. З такого роду системами доводиться зустрічатися у процесі осадження, відділення, розчинення і промивання осадів. При здійсненні екстракції мають місце процеси обміну між двома рідинами, що не змішуються

Під час контакту розчину з осадом встановлюється рівновага:

осад розчин,

причому у випадку електролітів розчинення супроводжується дисоціацією. Так, наприклад, між осадом AgCl та його насиченим розчином встановлюється рівновага що схематично показано на малюнку

тв. розчин

Ag⁺ Cl^- ——розчин

↑ ↓

——осад AgNo₃

константа рівноваги цього процесу

Але [AgClтв] = const = K. Отже

Kp∙K = [Ag⁺][Cl^-]

ДР_AgCl = [Ag⁺][Cl^-]

У загальному випадку електроліту AxBy

AxBy xA^y+ + yB^x-, а

ДР_AxBy = [Ay⁺]^x[B^x-]^y, наприклад

ДР = [Ca²⁺]³[PO₄^3-]²

Отже, добуток розчинності є добуток молярних концентрацій іонів електроліту в його насиченому розчині.

Дуже важливим для практики аналізу є правило постійності ДР: за умови встановлення рівноваги у насиченому розчині малорозчинного електроліту за певного тиску і температури незалежно від зміни концентрації окремих іонів величина ДР залишається незмінною.

Добуток розчинності зазвичай обчислюють за даними розчинності електроліту.

Приклад. Відомо, що розчинність Mg(OH)₂

P = 1,7∙10^-4моль/л. Обчислити ДР

Рішення

Mg(OH)₂Mg²⁺ + 2OH^-

ДР = [Mg²⁺][OH^-]²

[Mg²⁺] = P = 1,7∙10^-4моль/л.

[OH^-] = 2[Mg²⁺] = 2∙1,7∙10^-4моль/л.

ДР = 1,7∙10^-4∙(3,4∙10^-4) ² = 1,96∙10^-11

На практиці часто, навпаки, необхідно, користуючись табличними значеннями ДР, визначити розчинність тієї або іншої сполуки.

Приклад. ДР = 8∙10^-9.Визначити Р

Рішення.

Позначимо розчинність солі через Х. Отже Р = Х. З рівняння дисоціації солі

PbI₂ Pb²⁺ + 2I^-

очевидно, що [Pb²⁺] = X, a [I^-] = 2X

ДР = [Pb²⁺][I^-]², або

Х∙(2Х)² = ДР = 8∙10^-9

Х = = 1,3∙10^-3моль/л.

Від величини розчинності, вираженої в моль/л, легко перейти до розчинності в г/л:^2-

Р_г/л = Р ∙М = 1,3∙10^-3∙461= 6 ∙ 10^-1 = 0,6

Це, в свою чергу, дозволяє розрахувати наші речовини, яка міститься у певному обємі розчину для розчинення певної кількості твердої речовини. Розрахуємо, скільки води треба взяти, щоб розчинити, наприклад, 10г PbI₂. Користуємось пропорцією

0,6г PbI₂ – 1 л H₂O

10г PbI₂ – x л H₂O

За умови постійності добутку розчинності випливає дуже важливий для якісного, а особливо кількісного гравіметричного методів аналізу: − додаванні у розчин одноіменного з осадом іона призводить до зменшення концентрації у розчині другого іона. Пояснимо це на прикладі осадженняя барію а вигляді сульфату:

Ba²⁺ + SO^4- = BaSO₄↓

ДР = [Ba²⁺][SO₄^2-]=1,1∙10^-10

У даному розчині при еквівалентному співвідношенні [Ba²⁺]=[SO₄^2-] концентрація іонів барію дорівнює

Однак, три збільшенні концентрації осаджавача слід остерігатись можливості комплексоутворення і досягнення протележного ефекту – збільшення розчинності осаду. Про це йшлося на прикладі AgCl і PbCl₂, а також HqI₂

За допомогою ДР можна визначити концентраційні умови випадіння і розчинення осадів. Існує правило: якщо добуток концентрації іонів у розчині більша за ДР, осад утворюється, якщо менше – розчиняється.

Приклад. Чи буде утворюватись осад при зливанні рівних об`ємів H₂SO₄ і BaCl₂ концентрацією 10^-4моль/л. ДР =1,1∙10^-10

Рішення

Іонний добуток . Оскільки цей добуток дещо більший за ДР можна зробити висновок, що осад випадати буде

На останок слід відмітити, що на величину добутку розчинності має вплив присутність сторонніх електронів, так званий „сольовий ефект”. Звичайно при цьому розчинність підвищуеться

Дата добавления: 2014-01-07