Iloczyn rozpuszczalności - iloczyn odpowiednich potęg stężeń jonów (iloczyn rozpuszczalności stężeniowy) lub aktywności jonów (iloczyn rozpuszczalności termodynamiczny) znajdujących się w nasyconym roztworze soli (elektrolitu). Ma charakter stałej równowagi dynamicznej i zależy od temperatury. W zależności od tego czy reakcja rozpuszczania soli jest egzoenergetyczna czy endoenergetyczna rozpuszczalność albo maleje albo rośnie ze wzrostem temperatury, zgodnie z regułą przekory Le Chateliera-Browna.

Definicja

Dla przykładowej soli MmXx ulegającej w roztworze reakcji dysocjacji elektrolitycznej:
\[\left(M_{m}X_{x}\right)_{s} \lrarr \left(m M^{+x}\right)_{l} + \left(x X^{-m}\right)_{l} \]
gdzie indeks "s" oznacza ciało stałe (sól) a "l" roztwór.

Termodynamiczny iloczyn rozpuszczalności jest równy (dla uproszczenia pominięto ładunki jonów):
\[I_{r} = \left( a_{M} \right)^{m} \left( a_{X} \right)^{x} \]
gdzie aA = [1] fA jest aktywnością, [2] oznacza stężenie, a f to współczynnik aktywności.

W prostych zastosowaniach używa się definicję stężeniowego iloczynu rozpuszczalności, w której aktywność jonów zastępuje się stężeniem:
\[I_{r} = [3]^{m} [4]^{x} \]
gdzie wszystkie wartości w nawiasach kwadratowych to stężenia molowe określonych jonów.

Teoretycznie w roztworze iloczyn stężeń jonów liczony wg. powyższego wzoru nie może przekraczać pewnej wartości granicznej. Jeżeli iloczyn ten jest mniejszy od wartości granicznej to wówczas cała sól pozostaje w roztworze (nie ma osadu). Jeżeli iloczyn stężeń jonów jest równy wartości granicznej to mówi się, że roztwór jest nasycony (może ale nie musi być w kontakcie z osadem). Przekroczenie wartości granicznej iloczynu powoduje wypadanie osadu na skutek spontanicznej krystalizacji.
Czasami możliwe jest jednak przekroczenie wartości granicznej iloczynu rozpuszczalności. Sytuacja taka jest możliwa gdy:
  • roztwór jest przesycony na skutek zahamowania wypadania osadu - np. na skutek dużej jego lepkości lub braku impulsu do rozpoczęcia procesu krystalizacji.
  • obliczono stężenie formalnie na podstawie całkowitej wprowadzonej do roztworu ilości jonów - w takiej sytuacji część jonów ulegnie wytrąceniu, aż do zrównania iloczynu rzeczywistych stężeń z wartością graniczną Ir

Rozpuszczalność w czystej wodzie

Proste przekształcenie wzoru na iloczyn rozpuszczalności prowadzi do wzoru określającego rozpuszczalność danej soli w czystej wodzie:
\[R_{w} = \sqrt[5]{\frac{I_{r}}{x^{x} m^{m}}} \]
gdzie  Rw - to maksymalne stężenie molowe soli.

Rozpuszczalność w roztworach innych soli

Rozpuszczalność w roztworze zawierającym inne sole zależy od natury obecnych jonów i cząsteczek.
Wpływ jonu wspólnego
Jeżeli do roztworu wprowadzimy jony wspólne z daną solą, wówczas rozpuszczalność tej soli ulegnie zmniejszeniu zgodnie z równaniami:
  • dla wspólnego kationu (dodano łatworozpuszczalną sól zawierającą jony M w ilości odpowiadajacej stężeniu w roztworze CM):
\[R' + C_{M}^{m} R'^{x} = I_{r} \]
  • dla wspólnego anionu (dodano łatworozpuszczalną sól zawierającą jony X w ilości odpowiadajacej stężeniu w roztworze CX jonu X):
\[R'^{m} R' + C_{X}^{x} = I_{r} \]
Skąd otrzymamy zależność:
  • \[R' \le R_{w} \]
gdzie R' to rzeczywista rozpuszczalność analizowanej soli po dodaniu jonów wspólnych, zaś Rw to rozpuszczalność przed dodaniem tych jonów - co oznacza, że dodanie jonów wspólnych zawsze powoduje obniżenie rozpuszczalności soli.

Gdy stężenia jonów wspólnych zbliżają się do stężenia granicznego dla całej soli równania na rozpuszczalność upraszczają się do postaci:
  • dla dużego CM >> Rw: \[x R' = \sqrt[6]{\frac{I_{r}}{C_{M}^{m}}} \]
  • dla dużego CX >> Rw: \[m R' = \sqrt[7]{\frac{I_{r}}{C_{X}^{x}}} \]
Kompleksowanie
Dość częstym zjawiskiem jest tworzenie przez daną parę jonową nie tylko trudno rozpuszczalnych soli ale i łatwo rozpuszczalnych kompleksów. W takiej sytuacji niewielki dodatek jonu wspólnego spowoduje spadek rozpuszczalności ale zwiększenie stężenia jonu wspólnego doprowadzi do powstawania kompleksu i w rezultacie sumaryczne zwiększenie ilości rozpuszczonego metalu, pomimo tego że stężenie wolnego jonu metalu będzie mniejsze. Typowe przykłady to np. kompleksy chlorkowe i jodkowe Ag i Pb (sole są trudnorozpuszczalne).
Efekt solny
Jeżeli w roztworze znajdzie się duże stężenie soli obojętnych (nie mających jonów wspólnych z daną solą trudno rozpuszczalną) wówczas na skutek zmiany (zmniejszenia) współczynników aktywności, stężeniowy iloczyn rozpuszczalności zmieni się (wzrośnie) (iloczyn termodynamiczny pozostanie stały) w wyniku czego wzrośnie także rozpuszczalność soli.
Publikacja wraz ze zdjęciami jest udostępniona w Encyklopedii "Zgapedia" części portalu zgapa.pl. Treść objęta jest licencją GNU FDL Wolnej Dokumentacji w wersji 1.3 lub dowolnej pózniejszej opublikowanej przez Free Software Foundation i została ona opracowana na podstawie Wikipedii, tutaj możesz znaleźć artykuł źródłowy oraz autorów. Warunki użytkowania Encyklopedii znajdziesz na tej stronie.