二、影响微溶电解质溶解度的因素
影响微溶电解质溶解度的因素较多,这里只讨论有其它电解质存在时对溶解度的影响。
(一) 同离子效应
在微溶电解质溶液中,加入含有同离子的强电解质时,微溶电解质多相平衡将发生移动。例如,在AgCL的饱和溶液中加入AgNO3,由于Ag+浓度增大,平衡将向生成AgCL沉淀的方向移动,即降低了AgCL的溶解度。这种结果也是同离子效应。反应如下:
(二)盐效应
如果在微溶电解质溶液中,加入不含同离子的强电解质,则微溶电解质的溶解度会增加。例如,AgCL在KNO3溶液中要比在纯水中的溶解度大。这种结果称为盐效应。
严格地讲,溶度积应是电解质离子活度的乘积。以AgCL为例:
Ksp=αAg+.αc1=[Ag+].fAg+.[Cl-].fcl-
由于在单纯的AgCL的溶液中,离子强度极低,fAg+和fCl-均接近于1,所以
Ksp=[Ag+][Cl-]
但是,当溶液中同时存在一定量KNO3时,溶液的离子强度大为增加,fAg+和fCL-都不接近于1,而是比1小。为了保持Ksp不变,[A+]及[CL-]都要相应增大,即AgCL的溶解度有所增大 ,这就是盐效应的结果。
三、沉淀的生成和溶解
在某微溶电解质溶液中,各有关离子浓度幂之乘积称为离子积。对于MmAa微溶电解质来说,溶液中[M]m[A]n称为它的离子积它可以是任意数值,不是常数,因为并未注明是饱和溶液。离子积和溶度积两者的概念是有区别的。①当溶液中[M]m[A]n<Ksp时,是未饱和溶液,如果体系中有固体存在,将继续溶解,直至饱和为止;②当[M]m[A]n = Ksp时,是饱和溶液,达到动态平衡;③当[M]m[A] n>Ksp时,将会有MmAn沉淀析出,直至成为饱和溶液。以上三点称为溶度积规则,它是微溶电解质多相离子平衡移动规律的总结。根据溶度积规则可以控制离子浓度,使沉淀生成或溶解。
(一)沉淀的生成
根据溶度积的规则,在微溶电解质溶液中,如果离子积大于溶度积常数Ksp,就会有沉淀生成。因此,要使溶液析出沉淀或要使沉淀得更完全,就必须创造条件,使其离子积大于溶度积。
例9 AgCL的Ksp=1.80×10-10,将0.001 mol·L-1NaCL和0.001 mol·L-1AgNO3溶液等体积混合,是否有AgCl 沉淀生成.
解: 两溶液等体积混合后, Ag+ 和CL-浓度都减小到原浓度的1/2.
[Ag+]=[CL-]=1/2×0.001=0.005(mol·L-1)
在混合溶液中,则[Ag+][CL-]=(0.005)2=2.5 ×10-7
因为[Ag+][CL-]>Ksp,所以有AgCl 沉淀生成.
例10 在0.1 mol·L-1KCL和0.1 mol·L-1K2CrO4混合溶液中,逐滴加入AgNO3溶液,问AgCL和AgCrO4两种微溶电解质,哪个最先产生沉淀?
解:设混合液中产生AgCL沉淀时,所需[Ag+]为x mol·L-1,而产生Ag2CrO4沉淀时,所需[Ag+]为y mol·L-1;已知AgCL的Ksp=1.80×10-10,Ag2CrO4的Ksp=1.1×10-12.
根据溶度积常数表达式,则
因为x《y ,就是说产生AgCL沉淀时所需Ag+的浓度远小于产生AgCrO4沉淀 时所需Ag+的浓度。所以,在混合溶液中,逐滴加入AgNO3溶液时,最先析出AgCL白色沉淀;只有溶液中[Ag+]达到3.3×10-6mol·L-1以上时,才能析出Ag2CrO4砖红色沉淀。医学全在线www.med126.com
由此可见,溶液中有两种以上都能与同种离子反应产生沉淀的离子时,最先析出的是溶解度较小的化合物,这就是分步沉淀。
例11 BaSO4在水中的溶解度是1.05×10-5 mol·L-1,问在0.01 mol·L-1Na2SO4溶液中BaSO4的溶解度是多少?
解: BaSO4的Ksp =1.1×10-10,BaSO4在溶液中的离解平衡:
设在0.01 mol·L-1Na2SO4溶液中BaSO4的溶解度为x mol·L-1,则[Ba2+]=x mol·L-1,[SO2-4]=(0.01+x) mol·L-1因为x值远小于0.01,可以忽略不计,则(0.01+x)≈0.01,所以
x×0.01=1.1×10-10
x=1.1×10-8
由此可见,在微溶电解质饱和溶液中,加入含有相同离子的强电解质时,将使微溶电解质的溶解度降低,这就是前面所讲到的同离子效应.所以,加入适当过量的沉淀剂,可以使沉淀更趋完全,达到我们所要求的目的.