ГЕТЕРОГЕННЫЕ СИСТЕМЫ.

Гетерогенными называются системы, которые состоят из нескольких фаз и имеют реальную физическую границу раздела.

Фаза – это часть системы с одинаковыми химическими и физико-химическими свойствами.

Менефазные процессы заканчиваются установлением гетерогенных динамических равновесий. Например, минеральные компоненты костной и зубной ткани, основу которых составляет гидроксофосфат кальция Ca₅(PO₄)₃OH находятся в состоянии химического равновесия с ионами кальция и фосфата плазмы крови. Смещение этого равновесия под влиянием разнообразных факторов может привести к развитию патологически состояний.

При некоторых патологических состояниях в различных средах организма может начаться образование твердой фазы. Например, возникновение мочевых камней (оксалат кальция, фосфат кальция, мочевая кислота) при почечно-каменной болезни, образование холестериновых камней, билирубинокислого кальция, карбоната кальция при печеночно-каменной болезни, отложения карбоната кальция в стенках сосудов (кальциноз).

В аналитической химии существует ряд гетерогенных процессов, которые сопровождаются выпадением или растворением осадков. Знание общих закономерностей

установления и смещения гетерогенного равновесия в системе осадок → раствор позволяет управлять процессами разделения, растворения и определения веществ.

2. ПРОИЗВЕДЕНИЕ РАСТВОРИМОСТИ

В насыщенном водном растворе малорастворимого в воде сильного электролита устанавливается равновесие между кристаллами твердого вещества (осадком) и его ионами, находящимися в растворе.

АqCl(тв) → Аq⁺ + Cl^-

←

В этом случае идут два противоположных процесса. Ионы серебра и хлорид – ионы, из которых построены кристаллы хлорида серебра, диполями воды отрываются от поверхности осадка и переходят в раствор в виде гидратированных ионов, которые сталкиваются с поверхностью осадка и осаждаются на нем. Данное равновесие можно выразить следующим образом:

[Aq⁺] x [Cl^-] = ПР_AqCl где [Aq⁺] и [Cl^-] – равновесные концентрации соответствующих ионов в насыщенном растворе моль/л.

ПР – произведения растворимости хлорида серебра

Произведение растворимости – произведение молярных концентраций катионов и анионов малорастворимого сильного электролита в его насыщенном растворе при данной температуре. Величина ПР для каждого малорастворимого соединения постоянна при постоянной температуре и не зависит от концентрации ионов. При написании выражения для произведения растворимости необходимо учитывать, что концентрация каждого иона входит в него в степени, равной числу этих ионов в молекуле.

Например: ПР_{Аq2S =} [ Aq⁺]² x [S^2-] ПР_РbF2 = [Pb²⁺] x [F^-]²

ПР_АqJ = [A_q⁺] x [J^-] ПР_{Са(PO4)2 =} [C_a²]³ х [ PO₄^3-]²

Для малорастворимого электролита МqА_h

ПР_МqАh = [M ^h+] [A^q-]^h

В насыщенном растворе малорастворимого соединения произведение концентраций ионов в растворе равно произведению растворимости.

Например: для соединения МА

[M] x [A] = ПР_МА

Если произведение концентраций его ионов в растворе меньше произведения растворимости, т.е. [M⁺] [A^-] < ПР_МА, раствор не насыщен, осадок не образуется.

Если произведение концентраций ионов в растворе будет больше произведения растворимости, т.е. [M⁺] [A^-] >ПР_МА из раствора будет выпадать осадок. В этом случае концентрация одного из ионов малорастворимого электролита может быть больше концентрации другого иона.

Свойство насыщенного раствора сохранять постоянным произведение концентраций ионов в соответствующих степенях называется правилом произведения растворимости.

Знание ПР различных веществ позволяет сознательно осаждать ионы в качественном анализе, помогает рассчитывать концентрацию раствора, из которого ведется осаждение, правильно выбрать осадитель, его количество и условия осаждения.

Произведениями растворимости можно пользоваться для соединений электролитов, концентрации которых в растворе не превышают 0,01моль/л.

Правило произведения растворимости позволяет обосновать условия осаждения осадков, вычислить их растворимость и т.р.