Растворимость и произведение растворимости

Общая характеристика растворов. Способы выражения концентрации растворов.

Раствор – твердая или жидкая гомогенная система, состоящая из двух или более компонентов (составных частей), относительные количества которых могут изменяться в широких пределах. Всякий раствор состоит из растворителя, растворенных веществ и продуктов их взаимодействия.

По содержанию растворенных веществ растворы классифицируются на разбавленные (малое содержание растворенного вещества) и концентрированные (высокое).
По количеству растворенного вещества относительно предела его растворимости классифицируются на: насыщенные (раствор, находящийся в равновесии с растворяющимся веществом) и ненасыщенные (раствор содержит меньше растворенного вещества, чем его содержит при данной температуре насыщенный).

Содержание растворенного вещества в растворе может быть выражено либо безразмерными единицами – долями или процентами, либо величинами размерными – концентрациями:

· Массовая доля (C) – процентное отношение массы растворенного вещества к общей массе раствора.

· Мольная доля (N_i) – отношение количества растворенного вещества (или растворителя) к сумме количеств всех веществ, находящихся в растворе.

· Молярная концентрация, или молярность (C_м) – отношение количества растворенного вещества к объему раствора, (моль/л).

· Молярная концентрация, или молярность (m) – отношение количества растворенного вещества к массе растворителя, (моль/кг).

· Эквивалентная концентрация, или нормальность (C_н или N) – отношение числа эквивалентов растворенного вещества к объему раствора, (моль/л). N к-ты= C_м*(основность к-ты); N основания= C_м*(кислотность основания); N соли= C_м*(основность к-ты)*(число кислотных остатков).

Эквивалент – такое количество вещества, которое взаимодействует (присоединяет, выделяет, замещает) 1 моль атомов водорода.

Растворимость – способность вещества растворяться в том или ином растворителе. Мерой растворимости вещества при данных условиях служит содержание его в насыщенном растворе. Обычно растворимость твердых веществ и жидкостей выражают значением коэффициента растворимости (S), т.е. массой вещества, растворяющегося при данных условиях в 100 г растворителя с образованием насыщенного раствора.

Растворимость газов часто характеризуют коэффициентом абсорбации, который выражает объем газа, растворяющегося в одном объеме растворителя с образованием насыщенного раствора.
Закон Генри: масса газа, растворяющегося при постоянной температуре в данном объеме жидкости, прямо пропорциональна парциальному давлению газа. Из закона Генри следует, что объем растворяющегося газа (а значит, и коэффициент абсорбации) не зависит при данной температуре от парциального давления газа.

Произведение растворимости (ПР, K_sp) — произведение концентрации ионов малорастворимого электролита в его насыщенном растворе при постоянной температуре и давлении. Произведение растворимости — величина постоянная.

При постоянной температуре в насыщенных водных растворах малорастворимых электролитов устанавливается равновесие между твердым веществом и ионами, образующими это вещество. Например, в случае для CaCO₃ это равновесие можно записать в виде:

Константа этого равновесия рассчитывается по уравнению:

В приближении идеального раствора с учетом того, что активность чистого компонента равна единице, уравнение упрощается до выражения:

Константа равновесия такого процесса называется произведением растворимости.

В общем виде, произведение растворимости для вещества с формулой A_mB_n, которое диссоциирует на m ионов Aⁿ⁺ и n ионов B^m-, рассчитывается по уравнению:

где [Aⁿ⁺] и [B^m-] — равновесные молярные концентрации ионов, образующихся при электролитической диссоциации.

Из произведений растворимости можно рассчитать концентрации катионов и анионов в растворе малорастворимого электролита. Значения произведений растворимости приведены в справочниках.

Дата добавления: 2015-04-24