1465300c7874506263972 19042733 n

7.5. Iloczyn rozpuszczalności. Rozpuszczalność molowa

W każdym nasyconym roztworze, który pozostaje w kontakcie z fazą stałą substancji rozpuszczonej, ustala się stan równowagi między substancją w roztworze i jej osadem. Jeżeli substancja rozpuszczona jest mocnym elektrolitem, na przykład słabo rozpuszczalną solą, to nasycony roztwór zawiera poszczególne jony tej soli, które pozostają w równowadze z fazą stałą, na przykład:

CaSO^ ^ Ca%, + S0₄² _(f)

Stan równowagi międzyfazowej opisuje - jak każdą równowagę chemiczną - prawo działania mas i stała równowagi K:

_K , [Ca^JISCy-J

[CaSO^.j]

Wartość liczbowa stałej równowagi jest niezmienna w stałej temperaturze. Niezmienny jest również człon [CaSO^^], który można przenieść na lewą stronę równania: K • [CaSO^l - [Ca^J*_(f)l [S0₄⁷ ₍₍₎)

aby w ten sposób uzyskać nową stałą, nazywaną iloczynem rozpuszczalności i oznaczaną symbolem K, (indeks.« od ang. solu bili ty - rozpuszczalność):

K. - [Ca^JlSO^J

Należy podkreślić, że iloczyn rozpuszczalności jest iloczynem stężeń molowych jonów w nasyconym roztworze. Aktualny iloczyn stężeń jonów jest równy iloczynowi rozpuszczalności dopóty, dopóki istnieje faza stała. Nic ma znaczenia, czy jest jej kilka miligramów, czy kilka gramów. W roztworach nienasyconych aktualny iloczyn stężeń jest mniejszy od iloczynu rozpuszczalności.

W przypadku elektrolitów niebinamych A„B„ dysocjujących według schematu: A„B„ -> /tA* + mB'

iloczyn rozpuszczalności jest iloczynem stężeń molowych jonów w wykładnikach potęgowych współczynników stechiomctrycznych (n, m) określających liczbę moli jonów danego znaku powstających z jednego mola fazy stałej A_aB„:

k, = [a nr-tPT

Na przykład dla Bi₂S,:

K, = [Bi³*]² • [S²-]⁵

Posługując się iloczynem rozpuszczalności, można przeprowadzić szereg ważnych obliczeń związanych z rozpuszczalnością elektrolitu.

Rozpuszczalność można oznaczyć doświadczalnie, jeżeli jest znaczna, ale w przy padku substancji słabo rozpuszczalnych bywa to niewykonalne. Natomiast iloczyny rozpuszczalności obliczone z danych termodynamicznych dla wielkiej liczby substancji są powf./oclime dostępne w tablicach.

tworu, a ściślej - jest stosunkiem liczby moli substancji rozpuszczonej («) do objęte nasyconego roztworu:

n Tmoll

substancji jest równa liczbie moli jednostek formalnych w jednym litrze nasycon-roztworu.

a więc po prostu stężeniem molowym nasyconego roztworu w określonej temperatui W przypadku substancji jonowej A„B_W, będącej mocnym elektrolitem, określę „mol substancji rozpuszczonej” należy rozumieć jako mol jednostek formaln; (A'*)„ (B* )_m, które przeszły z fazy stałej do roztworu. Rozpuszczalność molowa tal

o znanym iloczynie rozpuszczalności

Przykład 7.6 Obliczanie rozpuszczalności molowej soli trudno rozpuszczali

Obliczyć rozpuszczalność molową soli Pbl,. Jej iloczyn rozpuszczalności wynosi 1,4 • 10*. Rozwiązanie

Równowagę w roztworze nasyconym Pbl, przedstawia równanie:

Pbl, i± Pb²* + 21

lloczyn rozpuszczalności K, = [Pb²*l (l‘)²

(Pb²*) » S |l l²» 2S

Rozpuszczalność molowa S jest równa całkowitemu stężeniu molowemu substancji rozpu czonej. Tyle samo, czyli S, wynosi stężenie jonów Pb²*, ale stężenie jonów I* jest dwukrot większe:

Zatem

Odpowiedź Rozpuszczalność molowa soli Pbl₂ wynosi 1.5 • 10*^ł mol/l. Uwagi:

A„B_m r* nA" + mB¹

zachodzą relacje:

t. Zależność między rozpuszczalnością molową (5) i iloczynem rozpuszczalności (K.) mo. uogólnić. Dla równowagi:

K,« |A»*1* (B* |";    |A-1 = nS; |B> | - mS

K,m(nS)*■ (mST K. « rmrs***'^-

Na przykład dla elektrolitu czterojonowego AB,:

n = t, m = 3,    I’-V • .V * " • 27V

Dla elektrolitu trójjonowcgo ABC, np. MgNI 1,1*0,:

MgNH₄PO, Mg'* ♦ NU/ ♦ 1*0,'

iMg²*i - |NH/| iro/i ■ N