Растворимость ионных соединений

Растворимость — это мера максимального количества растворённого вещества, которое может быть растворено в заданном количестве растворителя при заданной температуре и давлении. Растворимость обычно измеряется в молярности (М) или молях на литр (моль/л). Вещество называется растворимым, если оно растворяется в воде.

Когда растворимые соли растворяются в воде, ионы в твердом веществе разделяются и равномерно распределяются по всей раствор; этот процесс представляет собой физическое изменение, известное как диссоциация. Хлорид калия (KCl) является примером растворимой соли. При добавлении твердого KCl в воду положительный (водородный) конец молекул полярной воды притягивается к отрицательным ионам хлорида, а отрицательные (кислородные) концы воды притягиваются к положительным ионам калия. Молекулы воды окружают отдельные ионы K⁺ и CL^–, уменьшая силу, связывающие ионы друг с другом, и позволяя им перейти в раствор в виде сольватированных ионов.  

Другим примером растворимой соли является нитрат серебра, AgNО₃, растворенный в воде как AG⁺ и NО₃^– ионы. Нитрат, NО₃^–, является полиатомным ионом, а в раствор он остается нетронутым как единое целое. В отличие от моноатомных ионов (K⁺, CL^–, AG⁺), которые содержат только один атом, полиатомные ионы представляют собой группу атомов, которые несут заряд (NО₃^–, SO4₂^–, NH₄⁺). Они остаются такими в раствор и не разделяются на отдельные атомы.  

Вещество называется нерастворимым, если оно не растворяется в воде. Однако в реальности “нерастворимые” соединения растворяются в некоторой степени, то есть менее 0.01 М.

В случае нерастворимых солей сильные межионные силы, связывающие ионы в твердом тверде, сильнее сил ион-диполя между отдельными ионами и молекулами воды. В результате, ионы остаются нетронутыми и не отделяются друг от друга. Таким образом, большая часть соединения остается нерастворенной в воде. Хлорид серебра (AgCl) является примером нерастворимой соли. Молекулы воды не могут преодолеть сильные интерионные силы, связывающиеионы AG⁺ и CL^–  вместе; таким образом, твердое тело остается нерастворенным.

Правила растворимости

Растворимость ионных соединений в воде зависит от типа ионов (катион и анион), образующих соединения. Например, AgNО₃ водорастворимый, но AgCl не растворим в воде. Растворимость соли можно предсказать, следуя набору эмпирических правил (перечисленных ниже), разработанных на основе наблюдений по многим ионным соединениям.

i) растворимы соединения, содержащие ионы аммония (NH₄⁺) и катионы щелочных металлов
ii) Все нитраты и ацетаты всегда растворимы.
iii) соединения хлора, бромида и йодида растворимы, за исключением соединений серебра, свинца и ртути(i)
iv) Все соли сульфата растворимы, за исключением их солей с серебром, свинцом, ртутью(i), барием, стронцием, и кальций
v) Все карбонаты, сульфиты и фосфаты нерастворимы, за исключением их солей с катинами аммония и щелочных металлов.
vi) Сульфиды и гидроксиды всех солей нерастворимы, за исключением их солей с катионами щелочных металлов, ионами аммония, кальцием, стронцием и барием.
vii) Все оксидные соединения нерастворимы, за исключением их соединений с кальцием, барием и катиями щелочных металлов.

Этот текст был адаптирован к OpenStax Химия 2е изд., раздел 11.2: Электролиты.