Равновесия растворимости

Хлорид натрия считается растворимым, потому что он в больших количествах растворяется в воде, но при добавлении хлорида свинца в воду, растворяется только небольшое количество, а остальная часть остается нерастворенной. Нерастворенное твердое вещество сосуществует с ионами свинца и хлорида, находящимися в растворе. Часть твердого хлорида свинца продолжает растворяться, а часть ионов в растворе рекомбинирует с образованием осадка.

Когда скорость растворения равна скорости осаждения, устанавливается равновесие растворимости. Константу равновесия можно рассчитать из равновесных концентраций ионов в соответствии с реакцией растворения, когда хлорид свинца диссоциирует на один ион свинца и два иона хлорида. Таким образом, константа равновесия определяется, как молярная концентрация ионов свинца, умноженная на квадрат молярной концентрации хлорид-ионов.

Поскольку концентрация твердого хлорида свинца остается постоянной, она исключается из расчета. Эта константа равновесия называется произведением растворимости и обозначается Ksp. При 25 градусах Цельсия Ksp хлорида свинца составляет 1, 17 10⁻⁵.

Значение Ksp представляет собой степень, до которой соединение может растворяться с образованием насыщенного водного раствора. При данной температуре Ksp соединения является постоянным. Растворимость соединения в молях на литр, известная как молярная растворимость, часто используется для выражения концентрации растворенного твердого вещества в насыщенном растворе.

Растворимость соединения может варьироваться в зависимости от факторов, таких как pH раствора и наличие других ионов. Молярная растворимость соединения x может быть рассчитана по его Ksp с использованием таблицы концентраций. Начальные концентрации ионов свинца и хлорида в растворе равны нулю.

В состоянии равновесия молярная концентрация ионов свинца представлена как x, а концентрация ионов хлора равна 2x. Подставляя в выражение равновесия, произведение растворимости хлорида свинца равно x, умноженному на 2x², что равно 4x³. Поскольку Ksp для хлорида свинца составляет 1, 17 10⁻⁵, x равно 1, 43 10⁻² моль.

Для соединений, которые имеют одинаковую стехиометрию диссоциации, таких как хлорид свинца и фторид кальция, где 1 моль каждого соединения дает 3 моля растворенных ионов, соответствующие значения Ksp могут использоваться непосредственно для сравнения их относительной растворимости.