Молярная растворимость, произведение растворимости и прогнозирование выпадения осадка

Нужна помощь в подготовке к разделу «Общая химия» экзамена MCAT? Эксперт MedSchoolCoach, Кен Тао, расскажет вам все, что нужно знать о молярной растворимости, константе произведения растворимости и прогнозировании осаждения растворов. Посмотрите это видео, чтобы получить все необходимые советы по подготовке к MCAT и успешно сдать этот раздел экзамена! Растворимость очевидна в нашей повседневной жизни. Например, рассмотрим стакан питьевой воды. Если добавить в воду поваренную соль, она растворится и станет незаметной. Однако после добавления определенного количества поваренной соли вы заметите, что она начинает скапливаться на дне стакана. Для растворенного вещества в данном растворителе максимальное количество растворенного вещества, которое может раствориться, определяется как молярная растворимость этого растворенного вещества. Молярная растворимость Молярная растворимость (S) определяется как максимальная концентрация растворенного вещества, которая может раствориться в растворе. Учитывая эту склонность удерживать максимальное количество растворенного вещества, мы можем рассмотреть три различных типа растворов, где текущая концентрация растворенного вещества меньше, равна или больше S: ненасыщенные растворы, насыщенные растворы и пересыщенные растворы. 1. Ненасыщенные растворы характеризуются концентрацией растворенного вещества меньше максимальной молярной растворимости. В ненасыщенном растворе, если добавить в раствор дополнительные растворенные вещества, они растворятся. [растворенное вещество] меньше S 2. Насыщенные растворы характеризуются концентрацией растворенного вещества, равной максимально допустимой концентрации (S). В насыщенном растворе, поскольку вы уже растворили максимально возможное количество растворенного вещества, добавление дополнительных растворенных веществ не приведет к их растворению. Вместо этого они выпадут в осадок. Осаждение — это образование твердых молекул из частиц растворенного вещества, в отличие от частиц растворенного вещества, которые растворяются в растворе. [растворенное вещество] = S 3. Пересыщенный раствор — это раствор, в котором концентрация растворенного вещества превышает максимально возможную молярную растворимость. Этот парадоксальный тип раствора не встречается в типичных ситуациях и должен быть создан экспериментально. Пересыщенный раствор можно создать, сначала нагрев раствор до чрезвычайно высоких температур, позволив молекулам растворенного вещества раствориться, а затем быстро охладив раствор, не нарушая его. В некоторых случаях возможно, что количество молекул, остающихся во взвешенном состоянии в растворе, превысит молярную растворимость. [растворенное вещество] больше S Константа произведения растворимости Константа произведения растворимости — это еще одна мера растворимости, относящаяся конкретно к электролитам. Напомним, что электролиты состоят из катионов и анионов. В растворе электролиты диссоциируют на составляющие их ионы. Константа произведения растворимости — это выражение константы равновесия для диссоциации ионов в растворе. Рассмотрим электролит MgCl2, растворенный в растворе. Выражение для константы произведения растворимости (Ksp), произведения ионных пар, будет записано следующим образом: Одно из заданий, которое вам могут дать на экзамене MCAT, — это связать константу произведения растворимости с молярной растворимостью. В состоянии равновесия раствор считается насыщенным. Когда раствор насыщен, в нем растворяется концентрация MgCl2, равная молярной растворимости (S). Обратите внимание, что на каждое количество S MgCl2, растворенное в растворе, образуется одна часть Mg и две части Cl. Подставляя эти значения в Ksp, мы получаем, что Ksp для насыщенного раствора MgCl2 будет равно 4S3. Прогнозирование осаждения Мы знаем, что выражение для расчета равновесной концентрации ионных соединений в растворе задается Ksp. Если произведение ионов в растворе превышает это значение, раствор будет пересыщенным. В этом случае избыток ионов в растворе выпадет в осадок. Напомним, что отношение реагентов (Q) — это текущее соотношение продуктов и реагентов в растворе. Для раствора с некоторым текущим значением Q и выражением равновесия Ksp можно рассмотреть три случая. 1. Когда Q меньше Ksp, текущее произведение ионов в растворе меньше константы равновесного произведения растворимости. Следовательно, раствор ненасыщенный. Любое добавленное в раствор растворенное вещество будет растворяться по мере приближения системы к равновесию. 2. Когда Q = Ksp, раствор находится в равновесии и является насыщенным. Любой избыток добавленного растворенного вещества выпадет в осадок. 3. Когда Q больше Ksp, раствор пересыщенный. Этот раствор крайне нестабилен, и избыток растворенного вещества почти наверняка выпадет в осадок. MEDSCHOOLCOACH Чтобы посмотреть больше видеоуроков по подготовке к MCAT, подобных этому, и получить доступ к планированию занятий, отслеживанию прогресса, карточкам для запоминания и банку вопросов, скачайте MCAT Prep от MedSc...