Насыщенные, ненасыщенные, пересыщенные растворы с точки зрения теории произведения растворимости

Введем понятие произведения концентраций (ПК). Произведение концентраций (ПК) ионов – это произведение неравновесных концентраций ионов (зависит от условий задачи), отвечающих числу ионов, которые образуются при диссоциации соединения в растворе.

Например, уравнение гетерогенного равновесия для фосфата кальция Са₃(РО₄)₂:

Выражение ПР для этого соединения:              

Выражение ПК:                                                  

 - молярные неравновесные концентрации ионов, которые зависят от условий задачи.

С точки зрения теории ПР все растворы делятся на насыщенные, ненасыщенные и пересыщенные.

Раствор, в котором произведение концентраций ионов равно ПР, называется насыщенным (ПК = ПР). В данном случае наблюдается равновесие: осадок ↔ насыщенный раствор.

Раствор, в котором произведение концентраций ионов меньше величины ПР, называется ненасыщенным (ПК < ПР).
В этом случае осадка не будет.

Раствор, в котором произведение концентраций ионов больше величины ПР, называется пересыщенным (ПК > ПР).
В растворе будет образовываться осадок этого соединения, т.к. пересыщенный раствор неустойчив, быстро переходит в насыщенный, что и приводит к образованию осадка. Образованию осадков способствует понижение температуры, т.к. снижается величина ПР и раствор оказывается пересыщенным.

Условием образования осадка является превышение произведения концентрации ионов ПК малорастворимого сильного электролита над величиной ПР. Зная концентрации ионов в растворе, можно прогнозировать направление гетерогенного процесса. Если ПК> ПР (раствор пересыщенный), то произойдет образование твердой фазы, т.е. осадка. Выпадение осадка продолжается до тех пор, пока раствор не станет насыщенным.
В процессе образования осадка можно выделить три стадии:

1) возникновение зародышей(центров) кристаллизации;

2) рост кристаллов из зародышей;

3) агрегация кристаллов с образованием поликристаллического осадка. Эти стадии протекают с разной скоростью. Стадией лимитирующей скорость гетерогенного процесса является самая медленная реакция - образования центров кристаллизации. Поэтому при достижении условия: ПК> ПР не всегда сразу же образуется осадок. Эта стадия может требовать для своего завершения нескольких часов, а то и суток. В некоторых случаях кристаллизация малорастворимого электролита, ограничивается только возникновением его микрокристаллов, которые стабилизируются, и при этом образуется лиофобный коллоидный ультрамикрогетерогенный раствор (см. раздел 9.2).