CHEM:Iloczyn rozpuszczalności
1
CHEM:Iloczyn rozpuszczalności
Wstęp
Iloczyn rozpuszczalności
Iloczyn rozpuszczalności jest wielkością charakteryzującą tworzenie się osadów trudno rozpuszczalnych soli MA,
znajdujących się w stanie równowagi z jonami M+ i AŻ, pochodzącymi z dysocjacji tej soli. Równowagi
odwracalnych reakcji tworzenia i dysocjacji trudno rozpuszczalnych związków przebiegających zgodnie z
równaniem
M+ + AÅ» "! MA (“!)
można opisać za pomocą stałych równowagi
Stała nazywana jest iloczynem rozpuszczalności. Przyjmując wartość [MA] jako stałą (osad stanowi fazę
stałą), wzór na iloczyn rozpuszczalności upraszcza się do postaci
Iloczyny rozpuszczalności są wielkościami stałymi dla danego rozpuszczalnika i określonej temperatury.
W przypadku reakcji typu
mMn+ + nAm- "! MmAn (“!)
iloczyn rozpuszczalności trudno rozpuszczalnego związku wyraża się wzorem
Ze wzoru tego można korzystać charakteryzując roztwory trudno rozpuszczalnych substancji o niskiej sile jonowej,
ponieważ współczynniki aktywności jonów są bliskie wartości 1. Jeżeli jednak reakcja tworzenia trudno
rozpuszczalnego osadu zachodzi w roztworze o wysokiej sile jonowej (zawierającym obce jony o znacznym stężeniu
molowym), należy wówczas posługiwać się termodynamicznym (aktywnościowym) iloczynem rozpuszczalności
Rozpuszczalność substancji trudno rozpuszczalnych może być określona nie tylko za pomocą iloczynu
rozpuszczalności ( ), ale również za pomocą rozpuszczalności (R), którą podaje się zazwyczaj w gramach na
dm3.
Z przedstawionych powyżej rozważań na temat iloczynu rozpuszczalności wynikają ważne wnioski:
" strącanie osadu soli trudno rozpuszczalnych zaczyna się po przekroczeniu takich stężeń jonów, których iloczyn
ma wartość tej soli;
" jeżeli w roztworze obecne są różne jony tworzące trudno rozpuszczalne osady z tym samym czynnikiem
strącającym, to w pierwszej kolejności strąca się sól, której iloczyn rozpuszczalności jest najmniejszy, a następne
sole strącają się w kolejności wzrastających wartości ;
" zmiana stężenia jednego z jonów pozostającym w równowadze z osadem powoduje odpowiednią zmianę stężenia
drugiego jonu, aby ich iloczyn pozostał stały;
CHEM:Iloczyn rozpuszczalności
2
" wzrost siły jonowej wynikający z obecności elektrolitów nie mających jonów wspólnych z osadem powoduje
wzrost stężenia jonów Mn+ i Am-, czyli wzrost rozpuszczalności.
Reakcje strącania osadów dzieli się na 3 typy:
" tworzenie trudno rozpuszczalnych soli
Ag+ + ClÅ» AgCl“!,
" tworzenie trudno rozpuszczalnych wodorotlenków
Cu2+ + 2OHÅ» Cu(OH)2“!,
" tworzenie trudno rozpuszczalnych kwasów
SiO32- + 2H+ H2SiO3“!.
Osady trudno rozpuszczalne w analizie
Strącanie osadów trudno rozpuszczalnych związków jest podstawą analitycznych metod rozdzielania, wykrywania i
oznaczania pierwiastków. Osady mające znaczenie w analizie chemicznej można podzielić na 2 grupy: osady
krystaliczne i osady koloidalne.
Osady krystaliczne charakteryzują się uporządkowana budową krystaliczną. Postać drobnokrystaliczna lub
grubokrystaliczna osadu zależy od sposobu jego strącania. Po przekroczeniu iloczynu rozpuszczalności tworzą się
najpierw tzw. zarodki krystaliczne, które wzrastają do rozmiarów właściwych kryształów. Jeżeli warunki strącania
umożliwiają powstaniecie niewielkiej liczby zarodków, to otrzymuje się osad gruboziarnisty. Powstawanie takich
osadów zapewnia mały nadmiar czynników strącających i ich powolne dodawanie, mieszanie roztworu, wysoka
temperatura. Osady koloidalne powstajÄ… w wyniku Å‚Ä…czenia siÄ™ czÄ…steczek trudno rozpuszczalnej substancji w
aglomeraty posiadające jednoimienne ładunki elektryczne, które odpychając się wzajemnie tworzą zol. Pod
wpływem elektrolitu następuje koagulacja zolu w żel, czyli strącanie osadu koloidalnego. Przemywanie osadu
koloidalnego wodą powoduje proces odwrotny, czyli przechodzenie żelu w zol (peptyzacja).
Osady koloidalne maja dużą powierzchnię i wykazują zdolność do adsorbowania innych jonów obecnych w
roztworze, co prowadzi do znacznego zanieczyszczenia osadów. Dokładne ich oczyszczenie wymaga procesu
podwójnego strącania.
Osady koloidalne dzieli się na hydrofilowe (wykazujące duże powinowactwo do wody) oraz hydrofobowe
(niechętnie przyłączające cząsteczki wody). Przykładem koloidu hydrofilowego jest uwodniony kwas krzemowy,
którego koagulacja wymaga wysokiego stężenia elektrolitu. Przykładem koloidu hydrofobowego jest As2S3, który
ulega szybkiej koagulacji po dodaniu niewielkiej ilości elektrolitu.
Część doświadczalna
Cel ćwiczenia
" Strącanie trudno rozpuszczalnych osadów w roztworach wodnych zawierających jony metali.
" Analiza jakościowa jonów metali.
" Identyfikacja jonów metali w mieszaninach.
Zagadnienia do przygotowania
" Układ dyspersyjny.
" Roztwór właściwy.
" Roztwór koloidalny.
" Osad krystaliczny i koloidalny.
CHEM:Iloczyn rozpuszczalności
3
" Rozpuszczalność, iloczyn rozpuszczalności (stężeniowy i aktywnościowy).
Odczynniki
" Sole: CaCl2, SnCl2, MgCl2, FeCl3, AlCl3, MnSO4, NiSO4, ZnSO4, CuSO4, FeSO4 (substancje stałe).
" Pb(NO3)2 (roztwór wodny) (związek toksyczny!).
" Czynniki strÄ…cajÄ…ce osady: KOH, H3PO4, KJ, KSCN, Na2C2O4, K4[Fe(CN)6] (roztwory wodne).
Wykonanie ćwiczenia
" Przygotować 100 cm3 roztworu wodnego każdej soli o stężeniu 0,01 M
" Umieścić w statywie probówki (co najmniej 8 sztuk)
" Do każdej probówki wlać 3 ml roztworu wybranej soli (w każdej probówce inny kation)
" Na podstawie wartości Kso odczytanej z tablic wybrać dla każdego kationu przynajmniej jeden czynnik
strÄ…cajÄ…cy trudno rozpuszczalny osad
" Dla każdego kationu przeprowadzić przynajmniej jedną reakcję strącania osadu wkraplając czynnik strącający do
probówki zawierającej roztwór odpowiedniego kationu
" Zapisać zaobserwowany efekt (barwę, postać i trwałość osadu)
" Napisać reakcje tworzenia trudno rozpuszczalnych osadów dla zbadanych kationów
" Dla dwóch wybranych reakcji obliczyć minimalne stężenie czynnika strącającego, przy którym zacznie się strącać
osad
" Wykorzystać reakcje strącania do identyfikacji kationów w mieszaninie przygotowanej przez osobę prowadzącą
" Ze względu na toksyczne właściwości związków ołowiu, reakcje z Pb(NO3)2 będą przeprowadzone tylko w
formie pokazów, przez osoby prowadzące ćwiczenia.
CHEM:Iloczyn rozpuszczalności
4
Literatura
J. Minczewski, Z. Marczenko,  Chemia analityczna , Wydawnictwo Naukowe PW
Wartości dla wybranych trudno rozpuszczalnych związków
(podane wartości są ujemnymi logarytmami iloczynów rozpuszczalności)
y
ródła i autorzy artykułu
5
y
ródła i autorzy artykułu
CHEM:Iloczyn rozpuszczalności y
ródło: https://brain.fuw.edu.pl/edu-wiki/index.php5?oldid=13756 Autorzy: Asia
y
ródła, licencje i autorzy grafik
Plik:wartosci pkso.png y
ródło: https://brain.fuw.edu.pl/edu-wiki/index.php5?title=Plik:Wartosci_pkso.png Licencja: nieznany Autorzy: -
Licencja
Attribution-Share Alike 3.0 PL
http:/ / creativecommons. org/ licenses/ by-sa/ 3. 0/ pl