醫用化學/溶度積
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電解質的溶解度在每100g水中為0.1g以下的,稱為微溶電解質。在一定溫度下,當水中的微溶電解質MA溶解並達到飽和狀態後,固體和溶解於溶液中的離子之間就達到兩相之間的溶解平衡:
s表示固體,根據化學平衡原理:
[MA(s)]是常數,可以併入常數項中,得到
[M+][A-]=K[MA(s)]=Ksp (2-8)
式(2-8)表明:在微溶電解質的飽和溶液中,溫度一定時,各離子濃度冪之乘積為一常數,稱為溶度積常數,簡稱溶度積。用符號Ksp表示。
對於MmAn型電解質來說,溶度積的公式是
[M]m[A]n= Ksp (2-9)
須注意,式(2-9)中省略了離子的電荷。
表2-7列出了一部分微溶電解質的溶度積。溶度積的大小取決於微溶電解質的本性,它隨溫度的升高而升稍微增大。
表2-7 一些微溶電解質的溶度積(18~25℃)
微溶電解質 | Ksp | 微溶電解質 | Ksp |
AgBr | 5.0×10-13 | Ca3(PO4)2 | 2.0×10-29 |
AgCL | 1.8×10-10 | Mg(OH)2 | 1.8×10-11 |
Ag2CrO4 | 1.1×10-12 | Cu(OH)2 | 2.2×10-20 |
AgI | 8.3×10-17 | CuS | 6.3×10-36 |
Ag2S | 6.3×10-50 | Fe(OH)2 | 8.0×10-16 |
Al(OH)3 | 1.3×10-33 | Fe(OH)3 | 4×10-38 |
BaCO3 BaSO4 |
5.1×10-9 1.1×10-10 |
HgS(紅色) | 4×10-53 |
CaCO3 | 2.8×10-9 | PbS | 8.0×10-28 |
CaF2 | 2.7×10-11 | CaC2O4 | 4×10-9 |
溶度積和溶解度都可以表示物質的溶解能力,所以它們之間可以互相換算。知道溶解度可以求出溶度積,也可以由溶度積求溶解度。不過由於影響微溶電解質溶解度的因素很多,如同離子效應、鹽效應等,所以換算往往是比較複雜的。我們只介紹不考慮這些因素時的簡單換算方法。但是要注意不能把它推廣應用到任意微溶電解質。
應該指出:溶度積的大小與溶解度有關,它反映了物質的溶解能力。對同類型的微溶電解質,如AgCL,AgBr,AgI,BaSO4,PbSO4,CaCO3,CaC2O4等,在相同溫度下,Ksp越大,溶解度就越大;Ksp越小,溶解度就越小。對於不同類型的微溶電解質,不能認為溶度積小的,溶解度都一定小。如Ag2CrO4的溶度積(Ksp=1.1×10-12)比CaCO3的溶度積(Ksp=2.8×10-9)小,但Ag2CrO4的溶解度(6.5×10-5mol.L-1)卻比CaCO3的溶解度(5.29×10-5mol.L-1)大.因此,從Ksp大小比較溶解度大小時,只有在同類型的電解質之間才能直接比較,否則要通過計算,下面舉例說明溶解度和溶度積之間的換算。
例6 25℃時,AgCL的溶解度是0.00192g.L-1,求它的溶度積.
解: AgCL的相對分子質量為143.3,AgCL飽和溶液的量濃度為:
0.00192/143.3=1.34×10-5(mol.L-1)
根據AgCL在溶液中的離解:
溶液中應有 [A+]=[CL-]=1.34×10-5 mol.L-1
所以AgCL的Ksp=[A+][CL-]=(1.34×10-5)2=1.80×10-10
例7 25℃時, Ag2CrO4的溶解度是6.50×10-5mol.L-1,求它的溶度積。
解: 根據Ag2CrO4在溶液中的離解:
溶液中應有
CrO42-]=6.50*10-5=mol.L-1
[Ag+]=2*6.50*10-5=13.0*10-5mol.L-1
所以Ag2CrO4的Ksp=[Ag+]2[CrO42-]=(13.0*10-5)2*6.50*10-5=1.1*1012
例8 18℃時,Mg(OH)2的Ksp=1.8×10-11,求它的溶解度。
解: 設Mg(OH)2的溶解度為x mol.L-1,根據Mg(OH)2在溶液中的離解:
溶液中應有
[Mg2+]=χmol.L-1[OH-]=2χmol.L-1
Ksp=[Mg2+][OH-]2=χ.(zχ)2=1.8*10-11
χ=1.65*10-4(mol.L-1)
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