Лекция 5. Применение ЗДМ к гетерогенным равновесиям. Ионное произведение и произведение растворимости.

⇐ ПредыдущаяСтр 8 из 46Следующая ⇒

2. Цель лекции: Рассмотреть применение ЗДМ к гетерогенным равновесиям. Дать понятие о произведение растворимости и ионном произведении.

3. Тезисы лекции: Закон действующих масс применим также к равновесиям в гетерогенных системах. Гетерогенная система − это система, состоящая из нескольких фаз (напр., из твердой и жидкой фаз или из двух несмешива-ющихся жидких фаз). Гетерогенное равновесие − это равновесие, устанавливающееся на границе раздела фаз.

Примером гетерогенной системы типа: осадок (тв. фаза) какого-либо вещества, находящийся в равновесии с насыщенным раствором того же вещества (жидкая фаза) может служить насыщенный водный раствор сульфата бария BaSО₄, находящийся в равновесии с осадком сульфата бария:

BaSО₄(т)↔ Ba²⁺+SО₄^2-

осадок раствор^- (1.1)

Под растворимостью обычно подразумевают концентрацию насыщенного раствора данного вещества при определенной температуре.

Молярная растворимость вещества S − это количество растворенного вещества (т. е. число молей этого вещества), содержащееся в одном литре его насыщенного раствора:

S = m / MV, (1.2)

где m − масса растворенного вещества, г; М− молярная масса растворенного вещества в г/моль; V−объем насыщенного раствора, л. Молярная растворимость вещества выражается в моль/л.

Растворимость малорастворимого сильного электролита зависит от его природы и природы растворителя, температуры, давления, присутствия других электролитов в растворе, а также различных веществ, способных образовывать комплексные соединения с данным малорастворимым электролитом или вступающих с ним в другие химические реакции.

Произведение растворимости малорастворимого сильного электролита − это величина, равная произведению равновесных активностей (или равновесных концентраций) ионов данного электролита в его насыщенном растворе в степенях, равных соответствующим стехиометрическим коэффициентам.Применимо к сильным электролитам, у которых молярная растворимость S<10^-2 моль/л. Обозначается символами ПР, L, K_s^o и т.д.

Произведение растворимости есть величина постоянная при постоянной температуре и давлении.

Рассмотрим гетерогенное равновесие в водной среде. Пусть осадок малорастворимого сильного электролита, находится в равновесии с его насыщенным раствором:

К_nА_m↔ nК^m⁺ + mАⁿ^-(1.3)

Произведение растворимости K_s^oравно

K_s^o= [К^m⁺ ] [Аⁿ^-] f (К^m⁺)ⁿ f (Аⁿ^-)^m(1.4)

Для равновесия в чистой воде, когда концентрации ионов очень малы их коэффициенты активности ≈ равны 1, тогда K_s^o= [К^m⁺ ] [Аⁿ^-].

Молярную растворимость электролита можно рассчитать по формуле:

S = [K_s^o / (nⁿm^m)] ^1/n+m(1.5)

Произведение концентраций ионов [К^m⁺ ] ^. [Аⁿ^-] называется ионным произведением. Условием образования осадка сульфата бария и выпадения его из раствора является неравенство

[Ва²⁺] * [SО₄^2-] > K_s^o (BaSО₄). (1.6)

Т.о. для образования осадка малорастворимого сильного электролита его ионное произведение должно быть больше произведения растворимости.

Введение в гетерогенную систему добавок постороннего (индифферентного) электролита приводит к изменению растворимости малорастворимого сильного электролита вследствие изменения коэффициентов активности ионов. Это явление называется солевым эффектом. При небольших значениях ионной силы раствора введение посторонних электролитов обычно повышает растворимость осадка, так как уменьшаются коэффициенты активности ионов. Солевой эффект проявляется всегда, также и при введении в гетерогенную систему таких электролитов, которые имеют с осадком одноименные ионы.

4. Литература:

Основная: 1, 2, 3, 4, 5.

Дополнительная: 7, 8.

5. Иллюстративный материал:

Таблица. Произведение растворимости K_s^o в воде и показатель

растворимости рК_s^oнекоторых сильных малорастворимых электролитов

при комнатной температуре (25 °С)