Реакции с образованием осадков. 
Произведение растворимости

Если при проведении обменной реакции в растворе окажутся катионы и анионы, образующие малорастворимый продукт, то мы можем ожидать, что из раствора выпадет осадок, равновесие сместится в сторону его образования, и реакция пойдет «до конца». Такой характер носят реакции образования многих гидроксидов, например

и солей, например

Для того чтобы проверить, насколько точны наши заключения о количественном протекании подобных реакций, рассмотрим равновесия между малорастворимой солью, например AgCl, и ее насыщенным раствором:

Константа этого равновесия, называемая произведением растворимости (ПР), имеет вид К = [Ag*][Cl" ] = ПР. Хлорид серебра образует самостоятельную твердую фазу, и его концентрация не входит в выражение для ПР (см. разд. 14.4). Произведение растворимости, как и растворимость, зависит от температуры (подобно любой константе равновесия). Для AgCl при 25 °C оно составляет 1,75 • КГ¹⁰.

Растворимость малорастворимых солей, т. е. концентрация насыщенного раствора соли Сдали" связана с произведением растворимости простым соотношением, форма которого, правда, зависит от соотношения зарядов катиона и аниона. В случае AgCl и любого электролита состава 1: 1 растворимость, выраженная в молях на литр, просто равна концентрации катиона и аниона:

Для соли с иным отношением чисел катионов и анионов подобное соотношение нетрудно найти, исходя из уравнения диссоциации соли. Например, возьмем соль РЫ_а, ПР = 8,1 • 10^_#. Обозначим растворимость в моль/л через X и запишем уравнение диссоциации и равновесные концентрации ионов под ним:

На равновесие между осадком и раствором, естественно, влияет присутствие одноименных ионов. Например, если к 1 л насыщенного раствора AgCl при 25 °C прибавить 1 г NaCl (** 0,02 моль), то концентрация ионов хлора будет определяться этой добавкой: |С1″ ] = 0,02 моль/л, а концентрация ионов серебра и растворимость соли составят:

т. е. растворимость понизится примерно в 700 раз по сравнению с растворимостью в воде. Добавлением одноименных с осадком ионов часто пользуются для более полного выделения малорастворимого вещества.

Если в растворе, из которого производится осаждение малорастворимой соли, присутствуют ионы, склонные к гидролизу (многозарядные катионы малого размера, анионы слабых кислот), то необходимо учитывать реальное состояние ионов и конкуренцию между осаждением и гидролизом.

На этой конкуренции также основано широко применяемое в аналитической химии разделение катионов металлов посредством последовательного осаждения их сульфидов. Сначала насышают сероводородом исследуемый кислый (pH «0,5; |Н*|"0,3) раствор, в котором равновесие

в значительной степени смещено вправо. Содержание ионов S³" в этом растворе нетрудно оценить из растворимости H_aS (примерно 0,1 моль/л в условиях анализа) и констант диссоциации сероводородной кислоты.

Отсюда: и.

В этих условиях осаждаются лишь наиболее малорастворимые сульфиды (с ПР < 10″ «), а именно сульфиды Hg³⁴, Си³⁴, Cd³⁴, Pb¹⁴, Sn³⁴. После отделения этих осадков раствор нейтрализуют добавкой аммиака. При pH = 7 равновесие гидролиза S³» смещается влево, концентрация сульфидных ионов повышается примерно до 10‘^а моль/л и осаждаются более растворимые сульфиды Zn^aFe³⁴, Co³⁴, Ni^a Mn³⁴ (с ПР < КГ¹³).