Равновесие в гетерогенных системах, произведение растворимости

Примером гетерогенной системы может служить насыщенный раствор
труднорастворимого соединения, находящегося в равновесии с твердой фазой. К труднорастворимым веществам относятся многие электролиты - соли, основания (чаще всего амфотерные), некоторые кислоты
(H₂SiO₃; β-H₂SnO₃ и др.). Так, труднорастворимы галогениды
серебра, сульфаты бария и стронция, карбонаты бария и кальция. Сульфиды металлов, за исключением сульфидов натрия и аммония,
характеризуются очень малой растворимостью. Вследствие малой растворимости раствор труднорастворимого электролита становится насыщенным при очень малых концентрациях растворенного вещества.
Между твердой фазой и раствором электролита устанавливается равновесие, например, AgCl Ag⁺+CI^-

твердая насыщенный

фаза раствор

В единицу времени в насыщенный раствор переходит столько ионов, сколько их вновь переходит в осадок. Это состояние равновесия характеризуется величиной константы равновесия

Концентрация твердой фазы – величина постоянная, т.е. [AgCl]_тв= const, следовательно, [Ag⁺][Cl^-] также величина постоянная, называемая произведением растворимости (ПР): ПР_AgCI=[Ag⁺]∙[CI^-].

Таким образом, в насыщенном растворе труднорастворимого соединения произведение концентраций его ионов при данной температуре
есть величина постоянная. При написании ПР необходимо учитывать
стехиометрические коэффициенты в уравнении диссоциации соединения, например: ПРAg₂CrO₄=[Ag⁺]²[CrO₄^2-]; ПРAg₃PO₄=[Ag⁺]³[PO₄^3-];: ПРAg₂S₃=[Ag⁺]²[S^2-]³.

В общем виде для системы К_mAn↔mkⁿ+ nAⁿ, ПР выразится следующим образом: ПР_KmAn=[Kⁿ⁺]^m[A^m-]ⁿ.

Из понятия ПР вытекает условие образования и растворения осадков. Если [Kⁿ⁺]^m[A^m-]ⁿ= ПР_KmAn, система находится в равновесии.

Если [Kⁿ⁺]^m [A^m-]ⁿ>ПР_KmAn или [Kⁿ⁺]^m [A^m-]ⁿ<ПР_KmAn, система стремится к новому состоянии равновесия_, приводящему в первом случав к выпадению осадка, во втором - к его растворению. Эти процессы будут происходить до
тех пор, пока не будут достигнуты ионные концентрации, соответствующие величине произведения растворимости. В таблице 4 приведены
примеры некоторых труднорастворимых веществ.

Таблица 4

Произведение растворимости некоторых труднорастворимых веществ