Лекция 12. Равновесия в насыщенных растворах Расчёт растворимости веществ. Произведение растворимости

Насыщенным называют раствор, находящийся в равновесии с избытком растворяемого вещества. При заданных условиях концентрация насыщенного раствора не изменяется во времени. Её называют растворимостью и обозначают заглавной буквой английского термина « Solubility » S. Растворимость зависит от температуры и состава раствора. Обычно её рассчитывают на основе термодинамических констант. Рассмотрим равновесие между солью, состоящей из катионов металла M^{z +} и анионов кислотного остатка A^{z -}, и её насыщенным раствором. При этом учтем, что все соли - сильные электролиты, полностью диссоциирующие в растворе.

М_{n +} А_n-(т) Û n₊М^z+_(р-р) + n_-А^z-_(р-р). (49)

Константу данного равновесия называют произведением растворимости соли и обозначают L. Запишем её выражение согласно закону действующих масс учитывая, что активность чистого растворенного вещества равна 1 (стандартное состояние).

L = a ₊ⁿ⁺× a _-^n- = [M^z+]ⁿ⁺×[A^z-]^n-×g_±ⁿ, (50)

где n = n₊ + n_-, а среднеионный коэффициент активности g_± = (g₊ⁿ⁺×g_-^n-)^1/n. Выражение (50) используют для расчета концентрации ионов в насыщенных растворах. Значения произведений растворимости берут в справочнике или вычисляют по величине энергии Гиббса растворения соли:

(51)

(52)

а) Растворимость в бинарной системе соль - вода.

В этом случае, согласно уравнению (49),

[M^z+] = n₊S и [A^z-] = n_-S.

Подставим эти соотношения в (50).

L = (n₊S)ⁿ⁺(n_-S)^n-×g_±ⁿ.

После преобразования получим:

L = (n_±g_±S)ⁿ,

где среднеионный стехиометрический коэффициент равен:

n_± = (n₊ⁿ⁺×n_-^n-)^1/n, а n₊ + n_- = n.

Отсюда получаем формулу для расчета растворимости соли в воде:

(53)

Если растворимость соли ниже 10^-4 моль/л, то среднеионный коэффициент активности можно принять равным 1.

Дата добавления: 2014-01-07