Диссоциация кислот и оснований

В растворах слабых электролитов процесс диссоциации протекает обратимо, поэтому к нему можно применить закон действия масс. Так в растворе уксусной кислоты процесс диссоциации обратим:

CH₃COOH ⇄ CH₃COO¯ + H ⁺

константа равновесия равна:

Константу равновесия для процесса диссоциации называют константой диссоциации и обозначают К _д. Константы диссоциации кислот и оснований приводятся в справочной литературе.

Многоосновные кислоты диссоциируют ступенчато; на каждой ступени отщепляется один ион водорода, поэтому число ступеней диссоциации равно основности кислоты. Каждая ступень характеризуется своей константой диссоциации:

I ступень диссоциации угольной кислоты:

H₂CO₃ ⇄ H⁺ + HCO₃¯

II ступень диссоциации угольной кислоты:

HCO₃⁻⇄ H⁺ + CO₃²⁻

Первый ион водорода отрывается от молекулы легче, чем следующие, т.к. возрастает отрицательный заряд кислотного остатка, константа диссоциации по первой ступени больше, чем по второй и третей ступенях – .

Диссоциация слабых оснований также протекает по ступеням; на каждой ступени отщепляется один гидроксид-ион, поэтому число ступеней диссоциации равно кислотности основания. Каждая ступень характеризуется своей константой диссоциации:

I ступень диссоциации гидроксида железа (II):

Fe(OH)₂ ⇄ FeOH ⁺ + OH¯

II ступень диссоциации гидроксида железа (II):

FeOH ⁺ ⇄ Fe ²⁺ + OH¯

Ступенчатой диссоциацией объясняется способность оснований многовалентных металлов образовывать основные соли, например Fe(OH)₂Cl, FeOHCl₂.

Произведение растворимости

Понятие «произведение растворимости» (ПР), рассматривается для малорастворимых соединений (абсолютно нерастворимых веществ нет).

Запишем закон действия масс для гетерогенной системы – насыщенному раствору малорастворимого соединения:

А_xB_y ⇄ xA^y+ + yB^x−

При постоянной температуре количество А_xB_y в растворе неизменно, т.к. соль очень плохо растворяется в воде, поэтому добавление новых количеств этой соли не меняет ее концентрацию в растворе. В системе устанавливается равновесие между раствором и твердой фазой, т.е. в раствор переходит столько же ионов, сколько их возвращается в осадок.

,

т.к. концентрация А_xB_y является величиной постоянной, то можно объединить две константы в одну:

В насыщенном растворе малорастворимого соединения произведение концентрации его ионов в степени их стехиометрических коэффициентов есть величина постоянная, называемая произведением растворимости – ПР.Значения ПР приводятся в таблице 5.1.

Для однотипных трудно растворимых веществ: чем больше произведение растворимости вещества, тем больше оно растворяется в воде.

Условие выпадения и растворения осадка:

Соединение выпадает в осадок если:

Соединение растворяется если:

 

Таблица 5.1

Произведение растворимости (ПР) некоторых соединений

(температура 298К, S-растворимость, г/100 г воды)

Вещество	ПР	S
AgCl	1,77·10−10	1,90·10−4
Ag2CrO4	4,05·10−12	3,30·10−3
Ag3 PO4	1,46·10−21	1,14·10−4
Ag2S	5,70·10−51	1,13·10−17
Ag2SO4	7,70·10−5	0,84
Al(OH)3	5,10·10−33	3,71·10−9
BaCO3	8,10·10−9	1,80·10−3
BaCrO4	2,40·10−10	3,90·10−4
Ba F2	1,70·10−6	0,13
BaSO4	1,08·10−10	2,40·10−4
CaCO3	9,30·10−9	9,80·10−4
CaF2	3,40·10−11	1,60·10−3
Ca(OH)2	5,47·10−6	8,21·10−2
Ca3(PO4)2	1,00·10−25	1,20·10−4
CaSO4	6,10·10−5	0,10
Co(OH)2	1,60·10−18	6,80·10−6
CoS	3,10·10−23	5,57·10−12
Cu(OH)2	2,20·10−20	1,47·10−6
CuS	3,20·10−38	1,79·10−19
FeCO3	2,10·10−11	5,30·10−5
Fe(OH)2	1,65·10−15	6,20·10−5
Fe(OH)3	3,80·10−38	1,94·10−10
FeS	3,70·10−19	6,08·10−10
Hg S	4,00·10−53	6,32·10−27
MgCO3	2,00·10−4	0,12
Mg(OH)2	5,50·10−12	6,40·10−4
Mn(OH)2	1,30·10−18	6,10·10−6
Mn S	7,00·10−16	2,30·10−7
Ni(OH)2	1,60·10−14	1,50·10−4
Ni S	3,00·10−21	5,48·10−11
PbCl2	2,40·10−4	1,08
PbCrO4	1,80·10−14	4,30·10−6
PbS	3,40·10−28	1,84·10−14
PbSO4	1,60·10−8	3,80·10−3
Sn(OH)2	5,00·10−26	3,30·10−8
SnS	1,00·10−27	3,16·10−16
Zn(OH)2	1,30·10−17	1,40·10−5
ZnS	7,40·10−27	8,60·10−14