Unele substante sunt
miscibile (formeaz` faze omogene) în orice propor]ie, altele
dizolv` numai o cantitate limitat` dintr-o a doua substan]`. O
solutie se nume[te saturat` când cantitatea maxim` de solu]ie la o
temperatur` (uneori [i la o presiune) dat`. Concentra]ia solutului
(exprimat` \n una din unit`]ile definite mai sus) \ntr-o solu]ie
saturat` este numit` solubilitate. Satura]ia este o stare de
echilibru, ascult#nd de legile termodinamice ale
echilibrului.
Solubilit`]ile
substan]elor variaz` cu natura acestora, cu a solventului [i cu
temperatura. O solu]ie apoas` de clorur` de sodiu este saturat` la
20ºC c#nd
con]ine 358g NaCl la 1 litru solu]ie. Solubilitatea iodurii de argint este de
numai 3x10 /l. De multe
ori substan]e pu]in solubile (de felul iodurii de argint) sunt
numite insolubile. Sunt \ns` cazuri c#nd chiar asemenea
solubilit`]I foarte mici joac` un rol important \ntr-un proces
fizic sau chimic.
Solu]ia saturat` a unei s`ri greu solubile este prin natura
lucrurilor, diluat` [i complet ionizat`. Dac` este prezent` \n
contact cu solu]ia, sare solid`, se stabile[te \ntre aceasta [i
ionii din solu]ie un echilibru. S` cosider`m de exemplu clorura de
argint solid` \n contact cu solu]ia ei \n ap`. |ntre AgCl solid` [i
ionii Ag+ [i Cl-, hidrata]I din solu]ie se stabile[te
echilibrul:
AgCl(5)
Ag+Cl-
Concentra]iile de ioni Ag+ [i Cl- fiind mici, ionizarea este
complet` [i echilibrul se conformeaz` legii maselor. (Nernst, 1889)
:
K= CA
Concentra]iile ionilor din solu]ie fiind foarte mici ele pot fi
cosiderate, \n prim` aproxima]ie, identice cu activit`]ile lor. Pe
de alt` parte activitatea substan]ei solide \n contact cu solu]ia
ei este prin conven]ie, egal` cu unitatea, a[a c` ecua]ia de mai
sus devine:
Constanta de echilibru
K este numit` produsul de solubilitate (sau produs ionic) al
electrolitului respectiv.
Concentra]iile celor doi ioni din solu]ie sunt egale \ntre ele [i
cu concentra]ia c (\n mol la litru) a electrolitului din
solu]ie:
Pe de alt` parte, concentra]ia unei solu]ii saturate este egal` cu
solubilitatea solutului. |n consecin]` pentru un electrolit compus
din doi ioni ecua]ia devine:
Determinarea produsului de
solubilitate
Solubilitatea precipitatelor greu solubile nu
poate fi m`surat` direct din cauza micimii ei. Ea poate fi \ns`
determinat` din conductibilitatea solu]iei. Concentra]ia solutului
fiind extrem de mic` se poate
considera
.
Dac` \n solu]ia unui electrolit greu solubil se adaog` un
electrolit con]in#nd un ion comun cu ele de
exemplu KCl \ntr-o solu]ie de AgCl, se precipit`
ca solid o parte din AgCl din solu]ie, a[a \nc#t Ks s` r`m#n`
constant (\n conformitate cu legea maselor).
Tot a[a se precipit` AgCl din solu]ia sa saturat` atunci c#nd se
adaog` ioni Ag+, de exemplu sub form` de AgNO3. Deci solubilitatea unui
electrolit este mai mic` \n prezen]a unui ion comun dec#t \n ap`
curat`.
Efectul de ion comun se observ` [i la solubilitatea electroli]ilor
u[or solubili. {i \n acest caz ad`ugarea unui ion comun provoac` o
sc`dere a solubilit`]ii. Aceast` sc`dere nu mai poate fi \ns`
calculat` exact, ca la s`rurile greu solubile, deoarece legea
maselor nu este valabil` dec#t pentru solu]ii diluate.
Efectul de ion comun se observ` de exemplu, dac` se introduce HCl
concentrat (sau gazos) \ntr-o solu]ie saturat` de NaCl. Se
precipit` NaCl. Procesul acesta se utilizeaz` pentru a ob]ine
clorur` de sodiu pur`; aceast` sare nu poate fi recristalizat` dup`
procedeul obi[nuit c`ci ea este aproape la fel de solubil` \n ap`
rece [I cald`.
Formarea
de ioni complec[i
|n unele cazuri \n loc de a mic[ora solubilitatea, adaosul uni ion
comun provoac` o cre[tere a solubilit`]ii unei s`ri greu solubile.
Cauza este formarea unui ion complex. Dac` se adaug` ioni de
cianur` (sub form` de NaCN) \ntr-o solu]ie con]in#nd ioni Ag+, se
precipit` \nt#I cianur` de argint, AgCN, greu solubil`. Aceasta se
dizolv` \ns` u[or \ntr-un exces de NaCN. Un fenomen similar se
observ` la tratarea unei solu]ii ce con]ine ioni
Hg cu KI.
M`rimea solubilit`]ii nu contravine legii
produsului de solubilitate. |n cazul cianurii de argint se
stabile[te un echilibru \ntre AgCN solid, precipitat [i ionii Ag+
[I CN- din solu]ie. Prin ad`ugare de ioni CN- [I formarea ionului
complex Ag(CN)
concentra]ia ionilor Ag+ din solu]ie scade. |n consecin]` se
dizolv` AgCN pentru a restabili
echilibrul:
costant.
Ionul CN- dizolv` [I alte s`ruri greu solubile de argint, de
exemplu AgCl d#nd acela[i ion complex
Ag(CN) . Ionul CN- nu dizolv`
\ns` sulfura de argint, Ag2S. Dimpotriv` ionul
S precipit` Ag2S dintr-o solu]ie ce con]ine
ioni complec[i Ag(CN) .
Produsul ionic al sulfurii de argint fiind extraordinar de mic
(6x10 ) se precipit` Ag2S chiar din ionii Ag+ \n
echilibru cu Ag(CN) , al
c`rui produs de solubilitate este mult mai mare
(7x10 ).
