CC BY
48
ХИМИЯ
УДК 54
DOI: 10.21685/2307-9150-2017-3-6
Ю. П. Перелыгин, С. В. Кабанов
О ВЗАИМОСВЯЗИ УДЕЛЬНОЙ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТИ РАСТВОРА ТРУДНОРАСТВОРИМОЙ СОЛИ И ЕЕ ПРОИЗВЕДЕНИЯ РАСТВОРИМОСТИ
Аннотация.
Актуальность и цели. Установление математической зависимости между удельной электропроводностью и произведением растворимости труднорастворимой соли является достаточно актуальной задачей, поскольку это позволяет быстро определить концентрацию соли в растворе.
Результаты. Теоретически получена математическая зависимость между удельной электропроводностью и произведением растворимости труднорастворимой соли, которая подтверждена имеющимися в литературе данными.
Выводы. Результаты проведенных исследований позволяют использовать полученное уравнение для определения произведения растворимости и концентрации труднорастворимой соли.
Ключевые слова: удельная электропроводность, произведение растворимости труднорастворимых солей.
Yu. P. Perelygin, S. V. Kabanov
ON THE INTERRELATION OF THE SPARINGLY SOLUBLE SALT SOLUTION'S SPECIFIC CONDUCTIVITY AND ITS SOLUBILITY PRODUCT
Abstract.
Background. Establishing a mathematical relationship between the electrical conductivity and solubility product of sparingly soluble salts is a quite topical problem as it allows to quickly determine the concentration of salt in a solution.
Results. The article describes a theoretically obtained mathematical dependence between the conductivity and the product of solubility of sparingly soluble salts, which is confirmed by the available published data.
Conclusions. The results of these studies allow to use the derived equation to determine the product of solubility and the concentration of sparingly soluble salts.
Key words: electrical conductivity, solubility product of sparingly soluble salts.
В работе [1] приводится методика определения произведения растворимости (ПР) труднорастворимых неорганических соединений через определение удельной электропроводности (% ) его насыщенного раствора. Таким
образом, имеется непосредственная связь между произведением растворимости и удельной электропроводностью. Однако математической зависимости между данными параметрами до настоящего времени не выявлено, что и послужило причиной проведения данной работы.
Эквивалентная электропроводность раствора (X) [2] определяется
уравнением (с - концентрация соли в растворе, моль-экв/м3). Концент-
с
рация (моль/л) труднорастворимой соли [МтАп ] (М+п - катион металл, А-т - анион кислоты) в насыщенном растворе определяется уравнением [3]
[MmAn ] = m+n ПР
„.mn m n
Принимая во внимание, что раствор в данном случае является очень разбавленным, то эквивалентная электропроводность при бесконечном разведении (Х0) равна эквивалентной электропроводности в данном растворе X о = Х [1]. Получим следующее уравнение зависимости удельной электропроводности от величины произведения растворимости соли:
у = Л0 т+П ПР 1000 •(—) или 0 \ттпп /
1вх = 1еХ0 +—1еПР--—(тт • пп) + 3 -1§ (/), (1)
т + п т + п
где / - фактор эквивалентности соли.
Данное уравнение может быть применимо к различным веществам, эквивалентная электропроводность при бесконечном разбавлении (А,0) которых практически равна. Последнее имеет место при температуре 25 °С для веществ, приведенных в табл. 1 (^0 = 130 • 10А..148 • 10-4 См м2/моль-экв) [4]. Объединив все постоянные уравнения (1), получим уравнение следующего вида:
1§ х = а + Ь ПР,
где постоянные а = Х0--(тт • пп ) + 3 - ^) и Ь =-зависят от
т + п т + п
типа соли.
Из данного уравнения следует, что с уменьшением произведения растворимости соли удельная электропроводность насыщенного раствора труднорастворимой соли уменьшается, а углы наклона зависимости % - ПР для соли типа МА и соли типа МА2 или М2А соответственно равны 0,5 и 0,33.
В табл. 1 приведены значения удельной электропроводности [4, с. 73] и произведения растворимости солей серебра, бария, меди, стронция, кальция и свинца [5].
Таблица 1
Соли типа МА (к прямой 1) Соли типа МА2 или М2А (к прямой 3)
Вещество ПР Электропроводность, См/м Вещество ПР Электропроводность, См/м
AgCl 1,8 ■ 10-10 1,85 ■ 10-4 Ag2CrÜ4 1,2 ■ 10-12 18,58 ■ 10-4
AgBr 5 ■ 10-13 0,99 ■ 10-5 Ag2C2Ü4 1,1 ■ 10-11 25,475 ■ 10-4
AgCN 7 ■ 10-15 1,176 ■ 10-6 CaF2 4 ■ 10-11 39,96 ■ 10-4
(к прямой 2) PbJ2 8,7 ■ 10-9 338,4 ■ 10-4
BaSÜ4 1,8 ■ 10-10 2,4 ■ 10-4 Pb(JÜ3)2 2,6 ■ 10-13 5,96 ■ 10-4
BaCrÜ4 1,1 ■ 10-10 3,2 ■ 10-4 SrF2 2,5 ■ 10-9 171,8 ■ 10-4
BaCÜ3 4,9 ■ 10-9 2,548 ■ 10-3
PbSÜ4 1,7 ■ 10-8 3,26 ■ 10-3
BaC2Ü4 1,1 ■ 10-7 7,82 ■ 10-3
СаСОз 4,4 ■ 10-9 28,84 ■ 10-4
Зависимость удельной электропроводности от произведения растворимости в координатах ^ % = f (ПР)) представлена на рис. 1.
-lg
8' ■
3 10 12 14 .^пр
Рис. 1. Зависимость ^ % = f (^ ПР)
Математическая обработка данных для веществ, приведенных в табл. 1, с использованием метода наименьших квадратов, позволила установить, что наиболее точно зависимость удельной электропроводности раствора % (См/м) от ПР описывается уравнениями следующих видов:
^ % = 1,25 + 0,5^ ПР (соль МА - прямая 1);
^ % = 1,58 + 0,52^ ПР (соль МА - прямая 2);
^ % = 1,34 + 0,355^ ПР (соль М2А или МА2 - прямая 3).
Коэффициент корреляции данных уравнений равен 0,98.
Постоянные в последних трех уравнениях несколько отличаются от значений, рассчитанных по уравнению (1), в то же время угол наклона прямой lg х = f (lg(nP)) практически точно совпадает с величиной, приведенной в уравнении (1). Это может свидетельствовать о достоверности уравнения (1).
Таким образом, полученное уравнение (1) может быть использовано для определения произведения растворимости и концентрации труднорастворимой соли.
Библиографический список
1. Практикум по электрохимии : учеб. пособие для хим. спец. вузов / под ред. Б. Б. Дамаскина. - М. : Высш. шк., 1991. - 288 с.
2. Дамаскин, Б. Б. Электрохимия / Б. Б. Дамаскин, О. А. Петрий, Г. А. Цирлина. -М. : Химия : КолосС, 2006. - 672 с.
3. Крешков, А. П. Основы аналитической химии. Теоретические основы. Качественный анализ / А. П. Крешков. - М. : Химия, 1965. - Т. 1. - 472 с.
4. Справочник по электрохимии / под ред. А. М. Сухотина. - Л. : Химия, 1981. - 486 с.
5. Лидин, Р. А. Константы неорганических веществ : справочник / Р. А. Лидин, Л. Л. Андреева, В. А. Молочко ; под ред. Р. А. Лидина. - М. : Дрофа, 2006. - 685 с.
References
1. Praktikum po elektrokhimii: ucheb. posobie dlya khim. spets. vuzov [Electrochemistry laboratory work: tutorial for special chemical universities]. Ed. by B. B. Damaskin. Moscow: Vyssh. shk., 1991, 288 p.
2. Damaskin B. B., Petriy O. A., Tsirlina G. A. Elektrokhimiya [Electrochemistry]. Moscow: Khimiya: KolosS, 2006, 672 p.
3. Kreshkov A. P. Osnovy analiticheskoy khimii. Teoreticheskie osnovy. Kachestvennyy analiz [Basic analytical chemistry. Theoretical basis. Qualitative analysis]. Moscow: Khimiya, 1965, vol. 1, 472 p.
4. Spravochnik po elektrokhimii [Electrochemistry reference book]. Ed. by A. M. Sukho-tin. Leningrad: Khimiya, 1981, 486 p.
5. Lidin R. A., Andreeva L. L., Molochko V. A. Konstanty neorganicheskikh veshchestv: spravochnik [Constants of nonorganic matter: reference book]. Moscow: Drofa, 2006, 685 p.
Перелыгин Юрий Петрович
доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой химии, Пензенский государственный университет (Россия, г. Пенза, ул. Красная, 40)
E-mail: [email protected]
Perelygin Yuriy Petrovich Doctor of engineering sciences, professor, head of sub-department of chemistry, Penza State University (40 Krasnaya street, Penza, Russia)
Кабанов Станислав Викторович
кандидат технических наук, доцент, кафедра химии, Пензенский государственный университет (Россия, г. Пенза, ул. Красная, 40)
Kabanov Stanislav Viktorovich Candidate of engineering sciences, associate professor, sub-department of chemistry, Penza State University (40 Krasnaya street, Penza, Russia)
E-mail: [email protected]
УДК 54 Перелыгин, Ю. П.
О взаимосвязи удельной электропроводности раствора труднорастворимой соли и ее произведения растворимости / Ю. П. Перелыгин, С. В. Кабанов // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Естественные науки. - 2017. - № 3 (19). - С. 63-67. Б01: 10.21685/2307-91502017-3-6
