从溶解度的含义我们知道,任何不溶性电解质在水中的溶解度都是有一定限度的。当溶液中不溶性电解质的离子浓度达到一定值时,就会发生结晶或沉淀。以金矿堆浸碳酸钙结垢为例。当Ca2+溶解在矿石中而CO32 -由于溶液pH值的变化而变成过饱和时,会发生以下反应:
Ca2++CO32- CaCO3↓
根据质量作用定律,KSP = [Co32-] [Ca2+]
Ksp可以反映这类不溶性电解质化合物的特征。该公式表明,不溶性电解质在水溶液中的溶解和结晶(或沉淀)平衡取决于其在水溶液中离子浓度的乘积。当温度不变时,离子浓度的乘积为常数。
溶度积定义为一定条件下不溶性电解质在其饱和溶液中的离子浓度的幂的乘积,用Ksp表示。如果用通式表示,就是
AmBn(固体)Man++NBM-
Ksp=[An+]m[Bm-]n
上述反应表明在一定条件下不溶性电解质AmBn在饱和溶液中的沉淀-溶解平衡。此时,溶液中固体与离子之间的平衡就建立起来了,这就是所谓的多相离子平衡。我们可以用溶度积法则来判断多相离子平衡的反应方向:
当ksp > [an+] m [bm-] n时,固体溶解,溶液中没有沉淀或结晶发生。
当ksp = [an+] m [bm-] n时,溶液中的固体不会溶解沉淀,达到溶解沉淀平衡。
当ksp < [an+] m [bm-] n时,溶液中出现沉淀,直到[an+] m [bm-] n = ksp。
不溶性电解质溶解度与溶度积的关系。对于同一种不溶性电解质,如CaSO4和CaCO3、AgCl和AgBr,Ksp越小,其溶解度越小,反之亦然。然而,该原理不适用于不同类型的不溶性电解质,例如AgCl和Ag2CrO4。
根据溶度积法则,为了防止溶液中的离子形成结晶或沉淀,溶液应保持不饱和状态,尽可能降低溶液中的离子含量,溶液中离子浓度的乘积应小于其Ksp。在金矿堆浸中,用烧碱代替石灰作为保护碱,有的是为了降低溶液中钙离子的含量,有的是为了降低溶液中CO32 -的浓度,控制溶液的pH值在9.5。