في الكيمياء ، تتمتع بعض المواد الصلبة الأيونية بقابلية منخفضة للذوبان في الماء. يذوب جزء من المادة ، ويتبقى جزء من المادة الصلبة. لحساب مقدار الذوبان بالضبط ، تستخدم K.ص، ثابت منتج القابلية للذوبان ، مع تعبير مشتق من تفاعل توازن الذوبان للمادة.
صياغة تفاعل الذوبان
اكتب معادلة تفاعل الذوبان المتوازن للمادة التي تهتم بها. هذه هي المعادلة التي تصف ما يحدث عندما تصل الأجزاء الصلبة والمذابة إلى التوازن. لنأخذ مثالاً ، فلوريد الرصاص ، PbF2، يذوب في أيونات الرصاص والفلوريد في تفاعل قابل للعكس:
\ text {PbF} _2 ⇌ \ text {Pb} ^ {2+} + 2 \ text {F} ^ -
لاحظ أن الشحنات الإيجابية والسلبية يجب أن تتوازن على كلا الجانبين. لاحظ أيضًا ، على الرغم من أن الرصاص يحتوي على تأين +2 ، فإن الفلورايد يحتوي على −1. لموازنة الشحنات وحساب عدد الذرات لكل عنصر ، تقوم بضرب الفلورايد في الجانب الأيمن بالمعامل 2.
صياغة K.ص معادلة
ابحث عن ثابت منتج القابلية للذوبان للمادة التي تهتم بها. تحتوي كتب الكيمياء والمواقع الإلكترونية على جداول المواد الصلبة الأيونية وثوابت نواتج الذوبان المقابلة لها. لاتباع مثال فلوريد الرصاص ، فإن K.
ص هو 3.7 × 10 −8. يظهر هذا الرقم على الجانب الأيسر من Kص معادلة. على الجانب الأيمن ، تكسر كل أيون بين قوسين مربعين. لاحظ أن أيون متعدد الذرات سيحصل على أقواس خاصة به ، فلا يمكنك فصله إلى عناصر فردية. بالنسبة للأيونات ذات المعاملات ، يصبح المعامل قوة ، كما في التعبير التالي:\ text {K} _ \ text {sp} = 3.7 × 10 ^ {- 8} = [\ text {Pb} ^ {2 +}] [\ text {F} ^ -] ^ 2
استبدل وحل
يوازي التعبير أعلاه ثابت منتج قابلية الذوبان Ksp مع الأيونات المذابة اثنين ولكنه لا يوفر التركيز بعد. لإيجاد التركيز ، استبدل X لكل أيون ، على النحو التالي:
\ text {K} _ \ text {sp} = 3.7 × 10 ^ {- 8} = (X) (X) ^ 2
هذا يعامل كل أيون على أنه متميز ، وكلاهما له مولارية تركيز ، وحاصل ضرب تلك الموليتات يساوي Kص، ثابت منتج الذوبان. ومع ذلك ، فإن الأيون الثاني (F) مختلف. لها معامل 2 ، مما يعني أن كل أيون فلوريد يحسب بشكل منفصل. لحساب هذا بعد التبديل بـ X ، ضع المعامل داخل الأقواس:
\ text {K} _ \ text {sp} = 3.7 × 10 ^ {- 8} = (X) (2X) ^ 2
حل الآن من أجل X:
\ start {align} 3.7 × 10 ^ {- 8} & = (X) (4X ^ 2) \\ 3.7 × 10 ^ {- 8} & = 4X ^ 3 \\ X & = .0021 \ text {M} \ نهاية {محاذاة}
هذا هو تركيز المحلول في المولات لكل لتر.
تحديد المبلغ المذاب
لإيجاد كمية المادة المذابة ، اضرب في لترات من الماء ، ثم اضرب في الكتلة المولية. على سبيل المثال ، إذا كانت مادتك مذابة في 500 مل من الماء ، 0.0021 مول لكل لتر × 0.5 لتر = 0.00105 مول. من الجدول الدوري ، متوسط الكتلة الذرية للرصاص هو 207.2 والفلور 19.00. بما أن جزيء فلوريد الرصاص يحتوي على ذرتين من الفلور ، اضرب كتلته في 2 لتحصل على 38.00. وبذلك تكون الكتلة المولية الكلية لفلوريد الرصاص 245.20 جرامًا لكل مول. نظرًا لأن المحلول الخاص بك يحتوي على 0.0021 مول من المادة المذابة ، 0.0021 مول × 245.20 جرام لكل مول = 0.515 جرام من أيونات الرصاص والفلورايد المذابة.