V chemii mají některé iontové pevné látky nízkou rozpustnost ve vodě. Část látky se rozpustí a zůstane kus pevné látky. Chcete-li přesně vypočítat, kolik se rozpustí, použijete K.sp, konstanta produktu rozpustnosti, spolu s výrazem odvozeným z rovnovážné reakce rozpustnosti látky.
Formulujte reakci rozpustnosti
Napište rovnici pro vyváženou reakci rozpustnosti pro látku, která vás zajímá. Toto je rovnice, která popisuje, co se stane, když pevná a rozpuštěná část dosáhnou rovnováhy. Příkladem je fluorid olovnatý, PbF2, se v reverzibilní reakci rozpouští na ionty olova a fluoridu:
\ text {PbF} _2 ⇌ \ text {Pb} ^ {2+} + 2 \ text {F} ^ -
Kladné a záporné náboje musí být vyváženy na obou stranách. Všimněte si také, že i když má olovo +2 ionizaci, fluorid má -1. Chcete-li vyrovnat náboje a zohlednit počet atomů pro každý prvek, vynásobte fluorid na pravé straně koeficientem 2.
Formulovat K.sp Rovnice
Vyhledejte konstantu produktu rozpustnosti pro látku, která vás zajímá. Knihy a weby o chemii obsahují tabulky iontových pevných látek a jejich odpovídající konstanty produktů rozpustnosti. Následovat příklad fluoridu olovnatého, K.
sp je 3,7 × 10 −8. Tento údaj je na levé straně K.sp rovnice. Na pravé straně rozdělíte každý iont v hranatých závorkách. Všimněte si, že polyatomový iont by měl své vlastní závorky, nerozdělujte ho na jednotlivé prvky. U iontů s koeficienty se koeficient stává mocninou, jako v následujícím výrazu:\ text {K} _ \ text {sp} = 3,7 × 10 ^ {- 8} = [\ text {Pb} ^ {2 +}] [\ text {F} ^ -] ^ 2
Nahraďte a vyřešte
Výše uvedený výraz odpovídá konstantě produktu rozpustnosti Ksp se dvěma rozpuštěnými ionty, ale ještě neposkytuje koncentraci. Chcete-li zjistit koncentraci, nahraďte každý iont takto:
\ text {K} _ \ text {sp} = 3,7 × 10 ^ {- 8} = (X) (X) ^ 2
To zachází s každým iontem jako zřetelným, přičemž oba mají koncentrační molaritu a součin těchto molarit se rovná Ksp, konstanta produktu rozpustnosti. Druhý iont (F) je však jiný. Má koeficient 2, což znamená, že každý fluoridový iont se počítá samostatně. Chcete-li to zohlednit po nahrazení X, vložte koeficient do závorky:
\ text {K} _ \ text {sp} = 3,7 × 10 ^ {- 8} = (X) (2X) ^ 2
Nyní vyřešte pro X:
\ begin {aligned} 3,7 × 10 ^ {- 8} & = (X) (4X ^ 2) \\ 3,7 × 10 ^ {- 8} & = 4X ^ 3 \\ X & = 0,0021 \ text {M} \ end {zarovnáno}
Toto je koncentrace roztoku v molech na litr.
Určete rozpuštěnou částku
Chcete-li zjistit množství rozpuštěné látky, vynásobte litry vody a poté vynásobte molární hmotností. Pokud se například vaše látka rozpustí v 500 ml vody, 0,0021 mol na litr × 0,5 litru = 0,00105 mol. Z periodické tabulky je průměrná atomová hmotnost olova 207,2 a fluoru 19,00. Jelikož molekula fluoridu olovnatého má 2 atomy fluoru, vynásobte její hmotnost 2 a získejte 38,00. Celková molární hmotnost fluoridu olovnatého je pak 245,20 gramů na mol. Jelikož váš roztok obsahuje 0,0021 mol rozpuštěné látky, 0,0021 mol × 245,20 gramů na mol = 0,515 gramů rozpuštěných iontů olova a fluoridů.