Реакции осаждения широко используются в аналитической химии с различными целями:
1) для обнаружения [3];
2) для разделения [3];
3) для определения. На использовании реакций осаждения основаны следующие методы количественного химического анализа:
§ гравиметрический метод осаждения [4];
§ осадительное титрование;
§ косвенные методы определения в кислотно-оснóвном, окислительно-восстановительном и комплексометрическом титровании [4].
При выполнении анализа с использованием реакций осаждения возникает необходимость в проведении различного типа расчетов и обоснований с использованием табличной величины KS 0. Константа растворимости – одна из основных характеристик осадка, численное значение которой необходимо для решения многих химико-аналитических задач:
1) расчет растворимости осадков при заданных условиях:
§ в воде (через KS 0 при I → 0 или через KS при I > 0);
§ в присутствии одноименных ионов (через KS 0 при I → 0 или через KS при I > 0);
§ в присутствии разноименных ионов (через KS);
2) расчет условий растворения и осаждения осадков:
§ условий количественного осаждения малорастворимого соединения [2, с. 24, пример 4];
§ условий начала образования осадка;
§ условий, при которых осадок не выпадает;
3) прогнозирование возможности выпадения осадка при смешении растворов заданной концентрации (путем сравнения KS 0 и П С);
4) выбор осадителя и осаждаемой формы для конкретного иона [2, с. 24, пример 5];
5) оценка возможности обнаружения или количественного определения конкретного иона с использованием реакций осаждения [2, с. 24, пример 6].
Примеры выполнения расчетов
Расчет значения реальной константы растворимости
Пример 5. Рассчитать значение KS для Ca3(PO4)2 в растворе с ионной силой, равной 0,1 моль/л.
Решение. Запишем равновесие между осадком и раствором, которое устанавливается в насыщенном растворе малорастворимой соли Ca3(PO4)2:
Ca3(PO4)2↓ ↔ 3Ca2+ + 2PO43–.
Это равновесие описывается термодинамической константой растворимости KS 0. Ее численное значение приведено в таблице [1; 2, табл. 6] и составляет 2,0·10–29. Оно пригодно для расчета растворимости соли, если ионная сила I = 0.
Для расчета растворимости при I > 0 необходимо воспользоваться реальной константой KS, которая вычисляется на основании табличных величин – значения KS 0 и значений коэффициентов активности ионов осадка при данной ионной силе.
В таблице [1; 2, табл. 1] находим значения коэффициентов активности ионов кальция (II) и фосфат-ионов при I = 0,1 моль/л:
 |
Выражаем из формулы (2.1) реальную константу и рассчитываем ее значение:
