多相离子平衡

heterogeneous equilibrium of ions

化学

水溶液平衡的一种

相关名词

溶度积

在一定温度下，难溶强电解质饱和溶液中离子的相对浓度各以其化学计量数为幂指数的乘积为一常数——溶度积，以符号Ksp表示。Ksp数值的大小与物质的溶解度有关，它反映了难溶化合物的溶解能力。难溶盐在溶液中是否产生沉淀，可以根据溶液中离子积的大小，与溶度积常数比较来判别。例如，对于沉淀与溶解反应为MmNn固体⇄mMn++nNm-，式中MmNn固体表示难溶电解质，M是带n个正电荷的阳离子，N是带m个负电荷的阴离子。①当[Mn+]m[Nm-]n<Ksp时，为未饱和溶液（无沉淀析出），②当[Mn+]m[Nm-]n=Ksp时，为饱和溶液（处于沉淀与溶解平衡状态）；③当[Mn+]m[Nm-]n>Ksp时，为过饱和溶液（有沉淀析出）   。

溶度积与温度T有关，T增大，溶度积也增大；浓度必须用体积物质的量浓度，严格说应是活度；多相离子平衡系统中，必须有未溶解的固相存在，否则离子积不等于溶度积。

同离子效应

根据溶度积原理，将某种含有N离子的药剂投入水中，增大溶液中Nm-的浓度，使上式的沉淀溶解平衡向左方移动，一部分Mn+和Nm-将转为MmNn固体沉淀析出，以保持离子积等于溶度积常数。以此方法可达到降低水中有害离子Mn-的目的   。

分步沉淀

若溶液中有数种离子都能与加入的同一种离子生成沉淀，可以通过溶度积原理来判别生成沉淀的顺序。随着这种离子的投加，一般情况下，溶度积常数较小的难溶盐先发生沉淀，溶度积常数较大的难溶盐后发生沉淀。但是当溶度积差别不大，或离子浓度相差较大时，也可能同时发生沉淀，或者改变沉淀次序   。

实例

在溶液中，难溶电解质的溶解过程与其相应的离子结合为沉淀的过程之间的动态平衡。此时溶液已达到饱和，这是难溶电解质的饱和溶液中离子与未溶固体物质间的多相平衡   。

如难溶电解质AgCl的多相离子平衡，尽管AgCl在水中溶解度很小，但并不是完全不溶。

从多相离子平衡角度认识，AgCl 在溶液中存在下列两个过程：

（1）在水分子作用下，少量Ag+和Cl-脱离AgCl表面溶入水中；

（2）溶液中的Ag+和Cl-受AgCl表面正负离子的吸引，回到AgCl表面，析出沉淀。

在一定温度下，当沉淀溶解和沉淀生成的速率相等时，得到AgCl的饱和溶液，即建立下列动态平衡：AgCl（s）⇄Ag+（aq）+Cl-（aq）。

溶解平衡的特点是动态平衡，即溶解速率等于结晶速率且不等于零，其平衡常数Ksp称为溶解平衡常数，它只是温度的函数，即一定温度下Ksp一定。

饱和溶液的判断：一定温度下，某物质在水中的溶解度为Qc。

当Qc>Ksp，溶液过饱和，有沉淀析出，直到溶液到达新的平衡；

当Qc=Ksp，溶液恰好饱和，沉淀与溶解处于平衡状态；

当Qc<Ksp，溶液未达到饱和，无沉淀析出，若加入过量难溶电解质，难溶电解质溶解直到溶液饱和   。

研究历史及存在问题

在化学中，W·H·Nornst最早对多相离子平衡体系进行了理论研究，并于1889年提出了溶度积原理。A·A·Noyes在1890年通过实验加以定量地确证。

几十年来，溶度积原理对化学学科本身的发展和在化工生产中的运用都起了积极的推动作用。但是，随着科学技术的迅速发展，测试手段的多样化和精确度愈来愈高，特别是络合物化学的发展和电化学理论的充实提高，使我们对多相离子平衡体系中原来还不大了解的内情获得了一定程度的认识，从而使溶度积原理理想化的弱点充分暴露出来。实际上，在多相离子平衡体系的溶液中，尤其是当溶液的浓度较大，或有他种电解质存在时，其中的化学个体除了所期望的简单水合离子之外，还可能会有他种可溶性的个体存在。而且随着溶液PH值的不同，其他化学个体的相应浓度也发生着变化。

所以在处理多相离子平衡的实际问题时，对于有关溶质的溶解度和溶度积若只用理想模式去分析和解释，其所得数值或结论和真实情况之间必然会存在或大或小的偏差   。

1.《有机化学》考点：沉淀-溶解平衡定义！·正保医学教育网