Рівновага між розчином і осадом малорастворимого сильного електроліту

У разі, коли ми маємо справу з малорастворимое хімічною сполукою, що створює при розчиненні електроліт, в системі швидко встановлюється рівновага між розчином і осадом, причому розчинена частина малорастворимого з'єднання практично повністю дисоціює на іони. Це зрозуміло, якщо взяти до уваги рідкість зіткнень частинок, що утворюються з розчиненого з'єднання в розведених розчинах. Тому малорозчинні електроліти є сильними. Рівновага, устанавливающееся між осадом малорастворимого речовини і його насиченим розчином, описується рівнянням:

Вийшло в правій частині твір рівноважних концентрацій іонів, на які дисоціює в розчині малорозчинний сильний електроліт (в ступенях, рівних стехиометрическим коефіцієнтам рівняння дисоціації), називається твором розчинності (ПР) малорастворимого сильного електроліту:

Твір розчинності (ПР, Ksp) - твір концентрацій іонів малорастворимого електроліту в його насиченому розчині при постійній температурі і тиску. Твір розчинності - величина постійна.

У загальному вигляді, твір розчинності для речовини з формулою Am Bn. яке дисоціює на m катіонів A n + і n аніонів B m-. розраховується за рівнянням:

До обмінним реакцій, що протікають в розчині електролітів, відносяться реакції осадження і розчинення. Реакції осадження супроводжуються випаданням опадів. Реакції, що супроводжуються розчиненням опадів, називаються реакціями розчинення. Широко використовують системи, що складаються з осаду труднорастворимого електроліту і насиченого розчину над ним. У таких системах між насиченим розчином і осадом встановлюється динамічна рівновага. Внаслідок низької розчинності концентрація труднорастворимого електроліту в розчині дуже мала, тому можна вважати, що в розчині він повністю диссоциирован. Інакше кажучи, динамічна рівновага в насиченому розчині встановлюється між твердою фазою речовини і які перейшли в розчин іонами. Наприклад, в насиченому розчині AgCl має місце рівновага:

AgCl (T)> Ag + (p) + Cl- (р).

Концентрація твердої фази AgCl як величина постійна з виразу для константи рівноваги виключається. Внаслідок цього константа рівноваги визначається тільки твором концентрацій іонів в розчині і називається константою або твором розчинності. У загальному випадку для електроліту Ktn Anm константа розчинності визначається стехиометрическим твором концентрацій іонів:

Ця величина характеризує розчинність електроліту при постійній температурі за відсутності сторонніх речовин.

Сталість Кпр не означає сталості концентрацій окремих іонів в розчині. Так, можна збільшити концентрацію іонів Ag в насиченому розчині AgCl, додавши, наприклад, AgNO3. при цьому рівновагу за принципом Ле Шательє зміститься вліво, що призведе до збільшення швидкості осадження іонів. Через деякий час швидкості розчинення AgCl і осадження іонів Ag і Cl зрівняються. Знову встановлену рівновагу буде, як і раніше, характеризуватися величиною Кпр (AgCl), але рівноважні концентрації іонів Ag і Cl зміняться.

Таким чином, на основі Кпр можна прогнозувати утворення і розчинення опадів електролітів на основі двох правил.

1. Електроліт випадає в осад, коли стехиометрическое твір концентрацій його іонів в розчині більше константи розчинності.

2. Осад електроліту розчиняється, коли стехиометрическое твір концентрацій складових його іонів в розчині стає менше константи розчинності.