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溶度积

氯化银号称「不溶于水」,其实每升能溶 1.9 毫克——没有绝对不溶的物质,只有溶度积的大小。输入 Ksp 与摩尔质量,计算难溶盐的实际溶解度。

溶度积

什么是溶度积?

溶度积计算器 - 在线计算插图

难溶电解质在水中建立沉淀-溶解平衡:AB(s) ⇌ A⁺ + B⁻,平衡常数 Ksp = [A⁺][B⁻]。对 AB 型盐,溶解度 s = √Ksp;对 AB₂ 型(A²⁺ + 2B⁻),Ksp = 4s³,s = ∛(Ksp ÷ 4)。Ksp 越小越难溶。

溶度积是判断沉淀的标尺:任意时刻离子积 Q > Ksp 就生成沉淀,Q < Ksp 继续溶解。水质硬度、肾结石(草酸钙)、钡餐造影(硫酸钡 Ksp 极小所以无毒)、锅炉除垢,背后都是同一套 Ksp 逻辑。

溶度积与溶解度是两个不同的概念。Ksp 是热力学常数(只随温度变化),溶解度 s 是摩尔浓度(受同离子效应、pH、配合物形成等影响)。同一 Ksp 对应的溶解度在不同溶液中可能差几个数量级——AgCl 在纯水中 s ≈ 1.3×10⁻⁵ mol/L,但在 0.1 mol/L NaCl 中降至约 1.8×10⁻⁹ mol/L。

沉淀分离是分析化学和工业冶金的核心操作。通过控制 pH、温度和离子浓度,可以分步沉淀不同 Ksp 的离子。例如:含 Cu²⁺ 和 Zn²⁺ 的溶液中通入 H₂S,控制 pH 使 CuS(Ksp 极小)先沉淀而 ZnS 不沉淀,实现分离。湿法冶金、矿石浸出、废水处理都依赖 Ksp 原理。

AB 型:s = √Ksp;AB₂ 型:s = ∛(Ksp ÷ 4);质量溶解度 = s × 摩尔质量

示例:AgCl Ksp = 1.8×10⁻¹⁰(AB 型)→ s = √(1.8×10⁻¹⁰) ≈ 1.34×10⁻⁵ mol/L × 143.32 g/mol ≈ 1.92 mg/L

常见难溶盐的 Ksp 与溶解度对照
化合物类型Ksp溶解度 (mol/L)用途
AgClAB1.8×10⁻¹⁰1.34×10⁻⁵定性分析
BaSO₄AB1.1×10⁻¹⁰1.05×10⁻⁵钡餐造影
CaCO₃AB3.4×10⁻⁹5.83×10⁻⁵水垢分析
Mg(OH)₂AB₂5.6×10⁻¹²1.12×10⁻⁴抗酸药
CaF₂AB₂3.9×10⁻¹¹3.03×10⁻⁴氟化物测定
Ag₂CrO₄A₂B1.1×10⁻¹²6.5×10⁻⁵铬酸钾指示
PbI₂AB₂7.1×10⁻⁹1.21×10⁻³碘化铅实验

如何使用溶度积

  1. 1

    选择盐的类型(AB 型如 AgCl,AB₂ 型如 Mg(OH)₂)。

  2. 2

    输入 Ksp(科学计数如 0.00000000018)与摩尔质量(g/mol)。

  3. 3

    点击「计算」查看摩尔溶解度与质量溶解度。

计算示例

例 1氯化银有多「不溶」

AgCl 的 Ksp = 1.8×10⁻¹⁰(AB 型):s = √(1.8×10⁻¹⁰) ≈ 1.34×10⁻⁵ mol/L × 143.32 g/mol ≈ 1.92 mg/L。一升水溶不到 2 毫克——定性分析里确实可以认为「不溶」。

例 2氢氧化镁的溶解度

Mg(OH)₂ 的 Ksp = 5.6×10⁻¹²(AB₂ 型):s = ∛(1.4×10⁻¹²) ≈ 1.12×10⁻⁴ mol/L × 58.32 g/mol ≈ 6.5 mg/L。这就是抗胃酸药「镁乳」为什么温和——溶解度低,缓缓释放 OH⁻。

注意事项

  • AB₂ 与 AB 型盐的 Ksp 不能直接比较大小,要先换算成溶解度再比。

  • 同离子效应:溶液中已有共同离子时溶解度大幅下降(AgCl 在食盐水中更难溶)。

  • Ksp 随温度变化,多数盐升温 Ksp 增大,但 Ca(OH)₂ 等少数盐反而减小。

  • 能与沉淀离子生成配合物时(如 AgCl 遇氨水),表观溶解度远超 Ksp 计算值。

常见问题

无毒。Ba²⁺ 本身剧毒,但 BaSO₄ 的 Ksp 仅 1.1×10⁻¹⁰,且不受胃酸影响,溶解出的钡离子浓度不足以致毒。造影后原样排出——「毒」与「不溶」的结合体反而是安全造影剂。

算混合后各离子浓度,代入离子积 Q:Q > Ksp 立即沉淀;Q 略小于 Ksp 不沉淀;Q 在 Ksp 附近则可能形成过饱和溶液,轻微扰动(玻璃棒摩擦、投入晶种)即引发结晶。

两者 Ksp 都小,但烧水的关键在于温度效应相反:CaCO₃ 的溶解度随温度升高而下降,热水壶内壁优先析出;MgCO₃ 则会进一步水解为更难溶的 Mg(OH)₂,但量通常较少。

AgCl 在纯水中 s = 1.34×10⁻⁵ mol/L,在 0.1 mol/L NaCl 中降至 s ≈ 1.8×10⁻⁹ mol/L——降低了 7400 倍。原理是 Cl⁻ 的存在使平衡左移。定量分析中用稀硝酸洗涤沉淀就是为了减少溶解损失。

阴离子为弱酸根的盐(S²⁻、CO₃²⁻、OH⁻、F⁻)受 pH 显著影响。FeS 在酸中溶解(S²⁻ → HS⁻ → H₂S),CuS 几乎不溶(Ksp 极小)。控制 pH 可分步沉淀硫化物,这是定性分析经典操作的理论基础。

AgCl 在氨水中溶解度大增,因为 Ag⁺ + 2NH₃ → [Ag(NH₃)₂]⁺,降低了游离 Ag⁺ 浓度,平衡右移。虽然 Ksp 不变,但表观溶解度远超 Ksp 计算。冶金中用氰化物浸金(Au + CN⁻ → [Au(CN)₂]⁻)就是这个原理。

大多数盐溶解吸热,升温 Ksp 增大。但 Ca(OH)₂、CaSO₄、Li₂CO₃ 等少数盐溶解放热(ΔH < 0),升温 Ksp 减小。这也是为什么锅炉除垢用热水更容易——CaSO₄ 垢在高温下更难溶,反而更顽固。

控制条件让 Ksp 小的先沉淀。例如含 Ag⁺ 和 Pb²⁺ 的溶液中滴加 CrO₄²⁻:Ag₂CrO₄(Ksp=1.1×10⁻¹²)先沉淀,PbCrO₄(Ksp=1.8×10⁻¹⁴)后沉淀。定量分析中利用分步沉淀实现离子分离,操作关键是控制沉淀剂浓度和速度。

溶液浓度超过 Ksp 计算值但仍不沉淀的状态。过饱和是亚稳态,加入晶种、摩擦器壁或降温可引发突发结晶。制糖结晶、制药晶体工程、人工降雨都利用过饱和原理。没有晶种时可能形成 10 倍于平衡溶解度的过饱和溶液。

化学沉淀法去除重金属:加 Na₂S 使 Cu²⁺ → CuS(Ksp=6×10⁻³⁶)沉淀去除;加 Ca(OH)₂ 使 Pb²⁺ → Pb(OH)₂ 沉淀。排放标准要求 Cu < 0.5 mg/L、Pb < 0.1 mg/L,通过 Ksp 计算投加量确保达标。

参考资料

  1. [1]OpenStax · Chemistry 2e · Precipitation and Dissolution
  2. [2]NIST · Solubility Data Series · IUPAC
  3. [3]EPA · Chemical Precipitation for Heavy Metal Removal
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凯文内容作者Calcton 化学编辑组 口径审核Calcton 编辑组 交叉审核· 内容更新于 2026-05-05

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引用本页

GB/T 7714 格式

Calcton. 溶度积[EB/OL]. https://www.calcton.com/ksp, 2026-05-05.

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最后更新:2026-05-05。

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