Выпадение осадка
Произведения растворимостей могут использоваться для предсказания условий осаждения солей из растворов.
Предположим, что смешивают разбавленные растворы хлорида бария и сульфата натрия. В каком случае выпадет осадок?
ВаС12 + Na2SO4 ® BaSO4↓+ 2NaCl
В ионном виде
Ва2+ (водн) + SO42− (водн) ® BaSO4 (тв).
Необходимо рассмотреть равновесие
BaSO4 (тв) . ⇄ Ва2+ (водн) + SO4 2− (водн)
Произведение растворимости этой соли при 25°С составляет ПР BаSO4 = [Ва2+] × [SO42−] = 1,3 ×10−10.
Если произведение концентраций ионов [Ва+2] и [SО42−] в двух смешиваемых растворах превосходит ПР сульфата бария, то после смешивания раствора будет происходить осаждение сульфата бария до тех пор, пока произ-ведение концентраций [Ва+2] × [SО42−] не станет меньше произведения растворимости.
Таким образом, условие осаждения [Ва+2] × [SО42−] > ПР BaSO4.
Если же в растворе после смешивания произведение концентраций будет меньше ПР, то осаждения вообще не будет происходить.
Т.е. при [Ва+2] × [SО42−] < ПР BaSO4 осаждение не происходит.
В насыщенном растворе [Ва+2] × [SО42−] = ПР BaSO4.
Растворение осадка
Осадок малорастворимого соединения будет растворяться в том случае, если раствор над ним станет ненасыщенным, т.е. когда произведение концентрации ионов будет меньше его ПР.
Для примера с сульфатом бария условием растворения осадка будет
[Ва+2] × [SО42−] < ПР BaSO4.
Достигнуть этого можно либо разбавлением раствора, либо удалением или связыванием одного из ионов в более прочное соединение.
Например, растворение карбоната кальция (мела) СаСО3 возможно при добавлении кислоты. В этом случае существенно снижается концентрация карбонат-ионов СО32−, которые превращаются в углекислый газ и покидают раствор:
СаСО3 + 2HCl ® CaCl2 + CO2↑+ H2O
Эффект общего иона
На практике часто необходимо удалять ионы из раствора переводом их в осадок. В частности, таким образом можно удалить из раствора токсичный ион и тем самым предотвратить отравление.
Для достижения полноты осаждения малорастворимого сильного электролита из его насыщенного раствора следует увеличить концентрацию какого-либо из ионов, входящих в состав этого электролита.
Вновь рассмотрим равновесие, которое установилось в насыщенном растворе хлорида серебра:
AgCl (тв) ⇄ Ag+(водн) + Cl−(водн)
К этой равновесной системе применим принцип Ле Шателье. Увеличим концентрацию одного из ионов, например, ионов Cl− (а это можно сделать, добавив в раствор дополнительное количество растворимого хлорида натрия NaCl). В соответствии с принципом Ле Шателье равновесие сдвинется влево, в сторону осаждения хлорида серебра.
Таким образом, добавление общего иона приводит к уменьшению растворимости хлорида серебра. Такое же воздействие окажет и введение в раствор растворимого нитрата серебра AgNO3, т.е. увеличение концентрации ионов Ag+.
Эффектом общего иона обусловлено явление высаливания. Высаливание часто используется в промышленности и означает удаление соли из раствора.
Высаливание применяется, например, при производстве мыла. Главной составной частью мыла является стеарат натрия С17Н35СООNa. Его высаливание осуществляется добавлением концентрированного раствора хлорида натрия NaCl. Это приводит к тому, что произведение стеарат иона С17Н35СОО− и иона натрия Na+ становится больше произведения растворимости стеарата натрия, и соль выделяется из раствора. Эффект общего иона обусловлено в данном случает ионами натрия.
Порядок осаждения ионов
Если в растворе содержится смесь ионов, осаждаемых одним и тем же ионом, то образование осадков идет ступенчато: первым осаждается электролит, имеющий наименьшее значение ПР, а затем остальные соли в порядке увеличения значения ПР.
Так, если в растворе содержится смесь ионов Cl−, Br−, I−, то при добавлении катиона осадителя Ag+ в первую очередь будет осаждаться иодид серебра AgI, т.к. его произведение растворимости минимально (ПРAgI = 10−16),
а последним в осадок перейдет хлорид серебра (ПРAgCl = 1,8×10−8).
