Осаждение ионов

Если смешать растворы двух ионных соединений, таких как йодид натрия и нитрат свинца катионы из одного раствора могут объединиться с анионами из другого. Поскольку один из перекрестных продуктов нитрат натрия растворим в воде, ионы натрия и нитрата продолжают оставаться в растворе, а ионы свинца и йода образуют осадок йодида свинца. Коэффициент реакции растворения Q равен произведению концентраций ионов свинца и йода.

В отличие от произведения растворимости Ksp, коэффициент реакции включает концентрации ионов на любой стадии, а не только в состоянии равновесия. Значения Q и Ksp можно сравнить, чтобы предсказать, произойдет ли реакция осаждения. Рассмотрим возможность добавления по каплям раствора йодида натрия к раствору нитрата свинца.

Вначале Q меньше Ksp, и ионы свинца и иода находятся в растворе с ионами натрия и нитрата. Это ненасыщенный раствор. По мере добавления большего количества йодида натрия концентрация ионов йода продолжает увеличиваться.

Реакция достигла равновесия, когда Q равно Ksp. На этом этапе небольшое количество твердого йодида свинца находится в динамическом равновесии с ионами, образуя насыщенный раствор. Дальнейшее добавление иодида натрия делает Q больше, чем Ksp, и равновесие реакции смещается в сторону осадка.

Это перенасыщенный раствор, в котором осаждение продолжается до тех пор, пока концентрации ионов не снизятся до их равновесных значений. Например, предположим, что смешивание растворов йодида натрия и нитрата свинца приводит к получению раствора, содержащего 1, 6 10⁻⁴ моль ионов свинца и 4, 0 10⁻⁴ моль ионов иода. Здесь Q равно 2, 6 10⁻¹¹, а Ksp для иодида свинца 1, 4 10⁻⁸.

Поскольку Q меньше Ksp, йодид свинца не выпадает в осадок. Прогнозирование реакций осаждения может быть очень полезным при разделении ионных соединений. Рассмотрим раствор с двумя ионами металлов свинца и меди Если к этому раствору добавить соляную кислоту, хлорид свинца выпадает в осадок, потому что он имеет небольшой Ksp, в то время как медь остается в растворе, поскольку хлорид меди хорошо растворяется в воде.

Этот метод называется избирательным осаждением.