Гетерогенные равновесия

Термодинамическую систему, все свойства которой во всех точках одинаковы, либо плавно изменяются от точки к точке, называют гомогенной.

Гомогенная система может состоять из нескольких веществ, называемых компонентами. Гомогенными системами являются, например, водные растворы хорошо растворимых солей (NaCl, KCl, Ca(NO₃)₂) и органических соединений (этилового спирта, уксусной кислоты).

Термодинамическую систему, свойства которой от точки к точке изменяются скачкообразно, называют гетерогенной. Такая система состоит из нескольких гомогенных частей. Гомогенную часть гетеро-генной системы называют фазой. Каждая фаза характеризуется массой, геометрическими размерами, и, главное, наличием границы раздела, отделяющей ее от других фаз.

Гетерогенными системами являются, например, жидкость-пар, твердый осадок-насыщенный раствор, твердое тело-газ.

Равновесия, которые устанавливаются на границе раздела фаз, называют гетерогенными равновесиями.

Произведение растворимости (ПР)

Рассмотрим процессы, возникающие при взаимодействии твердого вещества Kt_nAn_m ионного типа с водой. Под действием растворителя ионы Kt^m+ и Аn^n- будут переходить в жидкую фазу и одновременно, за счет электростатического притяжения, часть перешедших в раствор ионов вновь будет осаждаться на твердой фазе. Спустя некоторое время в системе установится равновесие, кинетическим условием которого является равенство скоростей процессов растворения и осаждения, а термодинамическим - постоянство свободной энергии Гиббса (DG = 0).

Раствор, находящийся в равновесии с твердой фазой, называют насыщенным.

В водных растворах растворенная часть вещества-электролита, в большинстве случаев, полностью диссоциирует на ионы. Поэтому в системе твердое вещество – насыщенный раствор устанавливается равновесие между осадком и ионами, образовавшимися при диссоциации растворенной части вещества:

насыщенный раствор

Kt_nAn_m(тв.) ⇄ nKt^m+ + mAn^n-

	осадок

Применив к этому равновесию закон действующих масс, получим выражение для константы равновесия:

.

Таким образом:

В насыщенном растворе малорастворимого сильного электролита при данной температуре произведение молярных концентраций его ионов, возведенных в степени их стехиометрических коэффициентов, есть величина постоянная и называется константой или произведением растворимости.

Произведение растворимости ПР (или ) количественно харак-теризует растворимость данного вещества при данной температуре:

Величина ПР зависит от природы электролита, растворителя и температуры. С ростом температуры ПР обычно увеличивается, так как при нагревании раствора для большинства твердых веществ характерно увеличение растворимости.

Величина ПР малорастворимого сильного электролита связана с его растворимостью, которую в данном случае выражают как молярную концентрацию электролита в насыщенном растворе:

n, m - стехиометрические коэффициенты т.е. число катионов и анионов.

В некоторых случаях растворимость выражают в г/л. Пересчет можно выполнить при помощи соотношения:

Дата добавления: 2014-11-06