I kemien har nogle ioniske faste stoffer lav opløselighed i vand. Noget af stoffet opløses, og der er en klump fast stof tilbage. For at beregne nøjagtigt, hvor meget opløses, bruger du Ksp, opløselighedsproduktkonstanten sammen med et udtryk afledt af opløselighedsligevægtsreaktionen for stoffet.
Formuler opløselighedsreaktion
Skriv den ligevægtige opløselighedsreaktionsligning for det stof, du er interesseret i. Dette er ligningen, der beskriver, hvad der sker, når de faste og opløste dele når ligevægt. For at tage et eksempel, blyfluorid, PbF2, opløses i bly- og fluorioner i en reversibel reaktion:
\ text {PbF} _2 ⇌ \ text {Pb} ^ {2+} + 2 \ text {F} ^ -
Bemærk, at de positive og negative ladninger skal balancere på begge sider. Bemærk også, selvom bly har en +2 ionisering, har fluor −1. For at afbalancere afgifterne og tage højde for antallet af atomer for hvert element multiplicerer du fluor på højre side med koefficienten 2.
Formuler Ksp Ligning
Slå op på opløselighedsproduktets konstante for det stof, du er interesseret i. Kemibøger og websteder har tabeller over ioniske faste stoffer og deres tilsvarende opløselighedsproduktkonstanter. For at følge eksemplet med blyfluorid, K
sp er 3,7 × 10 −8. Denne figur går på venstre side af Ksp ligning. På højre side bryder du hver ion ud i firkantede parenteser. Bemærk, at en polyatomisk ion ville få sine egne parenteser, du adskiller den ikke i individuelle elementer. For ioner med koefficienter bliver koefficienten en styrke, som i følgende udtryk:\ text {K} _ \ text {sp} = 3,7 × 10 ^ {- 8} = [\ text {Pb} ^ {2 +}] [\ text {F} ^ -] ^ 2
Erstat og løs
Ovenstående udtryk svarer til konstant opløselighedsprodukt Ksp med de to opløste ioner, men giver endnu ikke koncentrationen. For at finde koncentrationen skal du erstatte hver ion med X som følger:
\ text {K} _ \ text {sp} = 3,7 × 10 ^ {- 8} = (X) (X) ^ 2
Dette behandler hver ion som adskilt, som begge har en koncentrationsmolaritet, og produktet af disse molariteter er lig med Ksp, opløselighedsproduktets konstant. Den anden ion (F) er imidlertid anderledes. Den har en koefficient på 2, hvilket betyder, at hver fluoridion tæller separat. For at tage højde for dette efter udskiftningen med X skal du placere koefficienten inden for parentesen:
\ text {K} _ \ text {sp} = 3,7 × 10 ^ {- 8} = (X) (2X) ^ 2
Løs nu for X:
\ begin {justeret} 3,7 × 10 ^ {- 8} & = (X) (4X ^ 2) \\ 3,7 × 10 ^ {- 8} & = 4X ^ 3 \\ X & = .0021 \ tekst {M} \ end {justeret}
Dette er opløsningskoncentrationen i mol pr. Liter.
Bestem opløst beløb
For at finde mængden af det opløste stof skal du gange med liter vand og derefter gange med molmassen. For eksempel, hvis dit stof opløses i 500 ml vand, 0,0021 mol pr. Liter × 0,5 liter = 0,00105 mol. Fra det periodiske system er den gennemsnitlige atommasse af bly 207,2 og fluor er 19,00. Da blyfluoridmolekylet har 2 fluoratomer, multipliceres dets masse med 2 for at få 38,00. Den samlede molære masse af blyfluorid er derefter 245,20 gram pr. Mol. Da din opløsning har 0,0021 mol opløst stof, 0,0021 mol × 245,20 gram pr. Mol = 0,515 gram opløst bly- og fluorioner.