Розчинний Добуток Ksp: Прогнозування Утворення Осаду

Рівноважність як і будь-яка інша

Розчинний іонний сіль використовується в динамічній рівновазі з розчиненими іонами у насиченому розчині. Іони виділяються з твердої поверхні та відкладаються на ній з абсолютною рівністю швидкостей. Оскільки активність чистого твердого тіла визначається як 1, воно випадає з вираження рівноваги, залишаючи лише концентрації розчинених іонів, кожний піднесений до степеня його стехіометричного коефіцієнту — розчинну константу Ksp.

Розчинність (Ksp)

Розчинність твердої сполуки залежить від концентрації розчиненої речовини. Константа розчинності (Ksp) є виразом рівноваги між твердою сполукою та її іонним розтворенням. Ksp не є константою, а залежить від температури. Для розрахунку розчинності необхідно враховувати стехіометрию сполуки.

Наприклад, для AgCl, Ksp = [Ag+][Cl-]²; для PbI2, Ksp = [Pb²⁺][I⁻]². Різні стехіометрії призводять до різних значень розчинності, навіть якщо Ksp значення приблизно однакові.

AB(s) ⇌ A⁺ + B⁻           Ksp = [A⁺][B⁻] = s²
AB₂(s) ⇌ A²⁺ + 2B⁻         Ksp = [A²⁺][B⁻]² = 4s³

if Q < Ksp  →  solution undersaturated, more solid can dissolve
if Q > Ksp  →  solution supersaturated, precipitation occurs
if Q = Ksp  →  saturated, at equilibrium

Q проти Ksp: тест на випадіння

Рівняння реакційної коливання (Q) обчислюється так само, як і Ksp, але використовуючи концентрації відповідних іонів, які фактично існують зараз — не обов'язково в умовах рівноваги. Порівняння Q з Ksp миттєво прогнозує напрямок, в якому рухатиметься система: якщо Q перевищує Ksp, розчин містить більше розчинених іонів, ніж дозволяє рівновага, і утворюється осад, поки Q не повернеться до Ksp; якщо Q нижче Ksp, розчин може ще більше розчиняти тверду речовину.

Вплив спільного іона

Додавання розчинного джерела одного з іонів солі — наприклад, розчинення NaCl у насиченому розчині AgCl для додавання зайвих Cl⁻, зміщує рівновагу так, що Q перевищує Ksp негайно, відповідно до принципу Лексігерта, рівновага віддаляється в бік твердого тіла, і AgCl кристалізується до тих пір, поки не буде відновлено Ksp. Оскільки Ksp сама по собі не змінюється, підвищення концентрації одного іона змушує концентрацію іншого іона перебувати в рівновазі, а отже, зменшує загальну розчинність солі. Цей ефект спільного іону свідомо використовується в аналітичній хімії для придушення небажаного розчинення.

Обмеження простої моделі

Простий вираз Ksp передбачає ідеальні, розведені умови. При вищих концентраціях іонів показники активності відхиляються від 1, і правдива термодинамічна константа розчиненості відрізняється від обчислення на основі концентрацій. Комплексоутворення з іншими розчинними сполуками та pH-залежність солей, чий аніон є доновою слабкої кислоти, також можуть зміщувати ефективну розчинність далеко за межі того, що передбачає вираз Ksp — класична модель є чудовим початковим наближенням, але не остаточною відповіддю.

Часті запитання

Спробуйте наживо

Усе, що вище, працює прямо у вашому браузері — відкрийте Solubility Product і змінюйте параметри під час роботи. Нічого не встановлюється, нічого не завантажується на сервер, уся модель живе в одній вкладці.