16.11: 影响溶解度的因素

与纯水相比，含有普通离子的水溶液 (离子化合物的溶解也产生的离子) 离子化合物的溶解度较低。 这是一个称为同离子效应的现象的示例，这是质量作用定律的结果，可以使用 勒夏特列原理（Le Chatelier's Principle） 来解释。 考虑碘化银的溶解：

这种溶解平衡可能会因添加银离子或碘化离子而改变，从而导致 AGI 的沉淀和溶解 A3⁺ 和 I ^–的浓度降低。 在已经含有这两种离子之一的溶液中，没有这些离子的 AGI 可能比溶液中的溶解更少。

这种影响也可以用溶度积表达式中表示的质量操作来解释：

无论离子源如何，银和碘化离子极性的数学生成物在平衡混合物中都是恒定的，因此一个离子的浓度的增加必须通过另一个离子的比例减小来平衡。

沉淀在废水处理中的作用

溶解度平衡是在城市或城镇处理城市水的设施中进行废水处理的有用工具。 具体而言，选择性沉淀用于在废水释放回自然水体之前清除废水中的污染物。磷酸盐离子 (PO₄³⁻)， 通常存在于从生产设施排出的水中。 大量磷酸盐会导致过量藻类生长，这会影响可用于海洋生物的氧气的数量，并使水不适合人类食用。

从水中去除磷酸盐的一种常见方法是添加氢氧化钙或石灰 Ca(OH)₂。 随着水变得更基本，钙离子会与磷酸盐离子发生反应，产生羟基甲酸酯 Ca₅(PO₄)₃·OH，然后从溶液中沉淀：

由于添加的钙离子的数量不会导致其他钙盐的溶解度生成物超过，因此这些盐的阴离子留在废水中。 然后通过过滤去除沉淀物，通过在再碳化过程中添加二氧化碳将水带回中性 pH 值。 其他化学品也可用于沉淀去除磷酸盐，包括氯化铁和硫酸铝。

 本文改编自 Openstax, 化学 2e, 第15.1节：沉淀和溶解。

离子化合物的溶解度 可能因溶液中存在的 其他溶质而变化。该溶质可能是一种化合物所共有的离子，也可能是酸 或碱。因此，影响溶解度的两个主要因素 是共离子效应和溶液的 pH 值。如果在氯化钠溶液中加入氯化铅（II）这两种盐在水中都会离子化，产生钠 和铅阳离子以及共同的阴离子，氯化物。由于溶液中的氯离子 既来自氯化钠的完全电离，又来自氯化铅（II）的部分电离，所以它们的浓度将高于 钠离子或铅离子的浓度。作为补偿，固体氯化铅（II）与其 溶液中离子之间的平衡 向未解离的盐移动，导致更多的氯化铅（II）保持未溶解状态。因此，共同离子的存在 降低了难溶物质的溶解度。例如，氯化铅（II）在 0.100M 氯化钠溶液中 的摩尔溶解度，x，可以通过 ICE 表计算出来。溶液中铅（II）离子的初始浓度 为零，而氯化物的初始浓度为 0.100M。每一个氯化铅（II）分子 将分解成一个铅离子和两个氯离子。因此，铅离子的浓度变化 为 x，而氯离子的浓度变化为 2x。铅离子的平衡浓度将为 x，而对于氯离子，其平衡浓度将为 2x 和 0.100 之和。在 25°C 时，氯化铅（II）的 Ksp 值 为 1.17×10⁻⁵，其平衡表达式为 铅离子和氯离子平衡浓度的乘积，即 x 乘以（2x 加上 0.100）的 平方。因为 Ksp 很小，2x 比 0.100M 小得多，因此它们的和可以近似为 0.100M。代入表达式，得到 1.17×10⁻⁵ 等于 x 乘以 0.100M 的平方。求解 x，氯化铅（II）在 0.100M 氯化钠溶液中的 摩尔溶解度为 1.17×10⁻³M。与氯化铅（II）在水中的摩尔溶解度相比，为 1.43×10⁻²M，共同离子使氯化铅（II）的溶解度降低了 12 倍。化合物的溶解度也会 受到溶液 pH 值的影响。考虑一下氢氧化钙部分分解 成钙离子和氢氧化物离子的反应。如果 pH 值增加，例如通过添加氢氧化钾，共同的氢氧化物离子 将降低氢氧化钙的溶解度。相反地，如果 pH 值降低，例如通过添加盐酸，质子将与氢氧化物离子结合，降低溶液中氢氧化物离子的浓度。这样一来，氢氧化钙的溶解度平衡 会向产物转移，导致在酸性溶液中 溶解度的增加。