Электролита (произведение растворимости)
Как известно, нет абсолютно нерастворимых веществ. Представим себе, что имеется малорастворимое вещество, например, хлорид серебра AgCl, имеющее в узлах кристаллической решетки ионы серебра Ag+ и ионы хлора Cl-. Если приведем такие кристаллы в контакт с водой – растворителем, то по исте- чении некоторого времени в системе произойдет частичное растворение кри- сталлов. В растворителе появится незначительное количество ионов хлора и се- ребра. Образовавшиеся ионы в концентрации, соответствующей насыщенному раствору, начнут, взаимодействуя между собой и присутствующими кристал- лами, обратно кристаллизоваться и выпадать в осадок в виде кристаллов. Гово- рят: установится динамическое равновесие между кристаллами и водным рас- твором ионов серебра и хлора (часть ионов будет растворяться, покидая кри- сталлы, и одновременно такое же количество ионов раствора будет кристалли- зоваться, образуя кристаллы). Что можно изобразить следующей схемой: AgClкристал. ↔ Ag+раствор + Сl-раствор. К данному процессу можно применить закон действующих масс. Константа равновесия этого процесса (она же константа диссоциации) запишется в виде выражения: а (Ag+) ∙ a (Cl-) КД = ——————, где а ― активности соответствующих ионов и соли. a (AgCl) Концентрация ионов серебра и хлора в растворе очень мала, ионная сила раствора близка к нулю, коэффициенты активности ионов хлора и серебра можно принять равными единице, поэтому можно активности считать равными концентрациям. Константа равновесия запишется следующим образом:
[ Ag + ] · [Cl − ] Кд = ————————, [ AgCl кристал. ] где [ Ag + ] и [Cl − ] ― молярные концентрации ионов серебра и хлора cоответственно. Но такая запись не совсем корректна. В выражении не должна фигурировать концентрация кристаллического хлорида серебра [AgClкристал.], так как данное равновесие является гетерогенным (связано с границей раздела фаз), в этом случае его относят к единице поверхности, а не к количеству твердого вещества. Активность веществ, находящегося в твердой фазе принимается равной единице. Поэтому данное выражение запишется в виде Кд = [Ag+] [Cl-]. То есть количество ионов серебра Ag+ и хлора Cl-, покидающих единицу по- верхности (1 см2, например) кристаллов AgCl и возвращающихся обратно на нее, будет одно и то же. Эту величину константы диссоциации, применительно к малорастворимым электролитам, принято называть произведением раствори- мости, так как эта величина характеризует способность растворяться, и обо- значают ее сокращенно ПР:
ПР = [Ag+] [Cl-].
Произведение растворимости, таким образом, представляет собой произведе- ние концентрации (активностей) ионов в насыщенном растворе сильного малорастворимого электролита при определенной температуре. Если при диссоциации молекулы соли образуется более двух ионов, то концентрации ионов в выражении ПР будут в степенях, соответствующих их стехиометрическим коэффициентам. Например, для малорастворимой соли йо- дида свинца РbI2 произведение растворимости (ПР) запишется в виде выраже- ния ПР = [Pb2+] [I-]2, так как соль диссоциирует согласно уравнению:
PbI2 кристалл ↔ Pb2+раствор + 2I-раствор . Для малорастворимой соли сульфида серебра произведение растворимости запишется в виде выражения ПР (Ag2S) = [Ag+]2 . [S-2] Получить осадок можно реакцией: AgNO3 + Na2S = Ag2S↓ + 2NaNO3 Диссоциирует соль согласно уравнению: Ag2S кристалл ↔ 2Ag+раствор + S-2раствор Величины произведения растворимости многих веществ определены и сведены в таблицы (см., например, таблицу 2.7), потому что, зная ПР, можно вычислить концентрацию ионов соли в насыщенном растворе, т.е. ее раство- римость. Например, для рассмотренной ранее равновесной системы «хлорид серебра – вода», концентрация ионов серебра [Ag+] равна концентрации ионов хлора [Cl-]: [Ag+] = [Cl-],
а их произведение (из табличных данных) равно ПРAgCl= 1,8 10-10 или ПР = 1,8 10-10 = [Ag+] [Cl-]. Следовательно, концентрация растворенных ионов серебра и ионов хлора равна [Ag+] = [Cl-] = 1,8 · 10 −10 = 1,34 · 10 −5 моль/л. А это означает, что предельная растворимость хлорида серебра в воде при тем- пературе 25 оС составляет 1,34 · 10-5 моль/л. Если же оказалось, что в растворе концентрация ионов серебра или хлора меньше этой величины, то кристаллы AgCl будут продолжать растворяться до тех пор, пока их концентрация не достигнет равновесной концентрации, харак- терной для насыщенного раствора при этой температуре. Если же, наоборот, концентрация ионов в растворе больше равновесных значений, в частности 1,34 10-5 моль/л для ионов серебра и хлора, то ионы Ag+ и Cl- начнут кристаллизовать- ся из водного раствора, и их концентрация в водном растворе будет уменьшать- ся, пока не достигнет опять равновесной величины насыщенного раствора. Другими словами, зная произведение растворимости того или иного ве- щества, можно предвидеть – выпадет в осадок или нет данная соль при той или иной концентрации растворенного вещества.
Таблица 2.7.
Популярное: Личность ребенка как объект и субъект в образовательной технологии: В настоящее время в России идет становление новой системы образования, ориентированного на вхождение... Почему двоичная система счисления так распространена?: Каждая цифра должна быть как-то представлена на физическом носителе... Как вы ведете себя при стрессе?: Вы можете самостоятельно управлять стрессом! Каждый из нас имеет право и возможность уменьшить его воздействие на нас... Почему человек чувствует себя несчастным?: Для начала определим, что такое несчастье. Несчастьем мы будем считать психологическое состояние... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (423)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |