Одиннадцатый класс → Balance ↓
Равновесие растворимости малорастворимых солей
Введение в равновесие растворимости
Малорастворимые соли - это те, которые растворяются в воде в минимальной степени. Понимание их растворимости важно во многих областях, включая химию, экологическую науку и инженерное дело. Равновесие растворимости помогает нам определить, как эти соли ведут себя в водных системах и рассчитать их произведение растворимости.
Основные определения и концепции
Прежде чем обсуждать равновесие растворимости, давайте обсудим некоторые основные концепции.
Растворимость
Растворимость - это максимальное количество вещества, которое может раствориться в растворителе при заданной температуре, приводя к образованию насыщенного раствора. Для менее растворимых солей это количество значительно меньше, часто выражается в моль на литр (моль/л).
Насыщенный раствор
Насыщенный раствор содержит максимальную концентрацию растворенного вещества, которая может раствориться при определенной температуре. Любое добавленное вещество не растворится и приведет к образованию дополнительного твердого вещества.
Константа произведения растворимости (K sp)
Константа произведения растворимости, K sp, - это константа равновесия, применимая к растворимости малорастворимых солей. Она показывает степень, в которой соединение диссоциирует в воде.
Выражение для K sp
Для разложения обычной соли AB на ионы:
AB(s) ⇋ A + (aq) + B - (aq)Выражение K sp выглядит следующим образом:
K sp = [A + ][B - ]Визуальные примеры равновесия растворимости
Рассмотрим равновесие растворимости хлорида серебра (AgCl):
AgCl(s) ⇋ Ag + (aq) + Cl - (aq)Здесь K sp = [Ag + ][Cl - ]
Общие расчеты, связанные с K sp
Давайте посмотрим, как рассчитывается константа произведения растворимости для различных ситуаций.
Определение растворимости из K sp
Для соли AB, где K sp = s^2 :
s = √(K sp )Например, если K sp задан для AgCl, то рассмотрим AgCl ⇋ Ag + (aq) + Cl - (aq) :
K sp = s^2Вычисление концентрации ионов
Если дана растворимость s, тогда:
[A + ] = [B - ] = sНаглядные примеры
Рассмотрим сульфат кальция (CaSO₄):
CaSO₄(s) ⇋ Ca 2+ (aq) + SO₄ 2- (aq)При значении K sp = 2.4 × 10 -5, найдем s:
s = √(2.4 × 10 -5 ) = 4.9 × 10 -3 моль/лФакторы, влияющие на растворимость
Для применения этих концепций в практических сценариях необходимо понять, какие факторы влияют на растворимость.
Эффект общего иона
Когда общий ион уже присутствует в растворе, растворимость соли уменьшается.
Например, в растворе, содержащем NaCl, растворимость AgCl уменьшается из-за иона Cl -, общего для обеих солей.
pH раствора
Растворимость может увеличиваться или уменьшаться в зависимости от pH раствора. В некоторых случаях добавление кислоты или основания влияет на равновесие.
Наглядный пример с использованием pH
Для карбоната свинца (PbCO₃) добавление кислоты сдвигает равновесие:
PbCO₃(s) ⇋ Pb 2+ (aq) + CO₃ 2- (aq)Ион H + из кислоты реагирует с CO₃ 2-, увеличивая растворимость.
Принцип Ле Шателье и растворимость
Принцип Ле Шателье гласит, что если внешнее условие изменяется, вызывая сдвиг в равновесии, система будет регулироваться, чтобы противодействовать этому изменению.
Применения к растворимости
Когда концентрация иона увеличивается, равновесие сдвигается, в результате чего образуется больше твердого вещества, что уменьшает растворимость, и наоборот.
Применения в реальном мире
Равновесие растворимости малорастворимых солей имеет множество практических применений.
Очистка воды
Понимание растворимости помогает удалять нежелательные ионы из воды, осаждая их в виде нерастворимых солей.
Медицина
Малорастворимые соединения используются для контроля доставки лекарств, где растворимость определяет скорость высвобождения.
Практические задачи
Практика расчетов, связанных с равновесием растворимости, углубит ваше понимание. Вот несколько задач, которые вы можете решить:
Задача 1
K sp = 1.1 × 10 -10. Рассчитайте растворимость BaSO₄ в моль/л.
Задача 2
Если растворимость PbI₂ составляет 1.3 × 10 -3 моль/л, найдите K sp.
Задача 3
Найдите новую растворимость AgCl в присутствии 0.1 M раствора NaCl.
Заключение
Понимание равновесия растворимости малорастворимых солей важно для предсказания того, как разные соли будут вести себя в различных условиях. Наряду с практическими применениями, признание факторов, влияющих на растворимость, дает глубокое понимание химических реакций в природных и промышленных процессах.
Комментарии