К равновесным системам следует отнести также и систему труднорастворимый электролит – его насыщенный раствор. В этом случае мы имеем дело с динамическим гетерогенным равновесием осадок ↔ насыщенный раствор, например
|
В этом растворе концентрация ионов очень мала и вследствие этого взаимодействие их друг с другом практически отсутствует.
Константу равновесия для гетерогенной системы можно записать так:
|
концентрацию твердой фазы AgClk можно считать постоянной, тогда
|
С другой стороны,
|
Так как ∆G0Ag+, ∆G0Cl-, и ∆G0AgCl – постоянные величины, то
|
В общем виде для уравнения
|
|
В насыщенном растворе труднорастворимого сильного электролита произведение концентрации его ионов в степенях стехиометрических коэффициентов при данной температуре есть величина постоянная, называемая произведением растворимости (ПР).
Произведение растворимости характеризует растворимость труднорастворимого электролита при данной температуре. Из двух однотипных солей, например, CaSO4 с ПР = 2,5∙10–5 и BaSO4 с ПР = 1,1∙10–10, большей растворимостью обладает та соль, у которой ПР больше.
Концентрация каждого иона в насыщенном растворе электролита может быть изменена, но при этом изменяется и концентрация другого иона так, что произведение концентраций сохраняет прежнюю величину. Поэтому, если в насыщенный раствор электролита ввести некоторое количество одного из ионов, входящих в состав электролита, то концентрация другого иона должна уменьшиться и часть растворенного электролита выпадет в осадок, то есть растворимость электролита понижается от введения в раствор одноименных ионов.
В общем виде растворимость L труднорастворимого электролита A n B m определяется соотношением
|
Изотерма Вант-Гоффа для процесса растворения
|
имеет вид
|
где C Ag+ и C Cl- – неравновесные концентрации.
В состоянии равновесия (Δ G = 0)
|
тогда для изотермы имеем
|
ПК – произведение концентраций ионов в степенях, соответствующих стехиометрическим коэффициентам для системы в неравновесном состоянии.
Зная ПК и сравнив его с ПР, можно установить, растворится или выпадет осадок при данной температуре:
1. Если ПК = ПР, Δ G = 0 – система находится в состоянии равновесия (раствор насыщенный).
2. Если ПК < ПР, Δ G < 0 – самопроизвольно протекает процесс растворения осадка.
Если ПК > ПР, Δ G > 0 – возможен только обратный процесс – выпадение осадка.
Лабораторная работа № 8
Растворимость. Гетерогенное равновесие в растворах электролитов. Произведение растворимости
Цель работы: Изучение условий образования и растворения осадков малорастворимых соединений.
Меры предосторожности при выполнении работы:
1. При работе с раствором щелочи добавлять раствор щелочи следует осторожно, по каплям, используя для этой цели пипетки.
2. При работе с центрифугой следует строго придерживаться правил, предусмотренных инструкцией:
а) пробирки заполнять раствором, подлежащим центрифугированию, не более, чем на 1/3;
б) обязательно поместить в центрифугу пробирку с противовесом - раствором, равным по объему центрифугируемому;
в) включать центрифугу только при закрытой камере, при малой скорости. Затем постепенно увеличивать скорость вращения до указанной величины (отметка по шкале);
г) открывать камеру центрифуги только после полного прекращения вращения.
3. Опыты с использованием растворов хлороводородной, уксусной кислот, а также гидроксида аммония проводить под тягой!
