In der Chemie haben einige ionische Feststoffe eine geringe Löslichkeit in Wasser. Ein Teil der Substanz löst sich auf und es bleibt ein Klumpen Feststoff zurück. Um genau zu berechnen, wie viel sich auflöst, verwenden Sie Ksp, die Löslichkeitsproduktkonstante, zusammen mit einem aus der Löslichkeitsgleichgewichtsreaktion für die Substanz abgeleiteten Ausdruck.
Löslichkeitsreaktion formulieren
Schreiben Sie die ausgewogene Löslichkeitsreaktionsgleichung für die Substanz, an der Sie interessiert sind. Dies ist die Gleichung, die beschreibt, was passiert, wenn die festen und gelösten Teile das Gleichgewicht erreichen. Um ein Beispiel zu nehmen, Bleifluorid, PbF2, löst sich in einer reversiblen Reaktion in Blei- und Fluoridionen auf:
\text{PbF}_2 ⇌ \text{Pb}^{2+} + 2\text{F}^-
Beachten Sie, dass sich die positiven und negativen Ladungen auf beiden Seiten ausgleichen müssen. Beachten Sie auch, dass Blei eine Ionisierung von +2 hat, Fluorid jedoch -1 hat. Um die Ladungen auszugleichen und die Anzahl der Atome für jedes Element zu berücksichtigen, multiplizieren Sie das Fluorid auf der rechten Seite mit dem Koeffizienten 2.
K. formulierensp Gleichung
Suchen Sie die Löslichkeitsproduktkonstante für die Substanz, an der Sie interessiert sind. Chemiebücher und -websites enthalten Tabellen mit ionischen Feststoffen und ihren entsprechenden Löslichkeitsproduktkonstanten. Um dem Beispiel von Bleifluorid zu folgen, ist die Ksp ist 3,7 × 10 −8. Diese Figur geht auf die linke Seite des Ksp Gleichung. Auf der rechten Seite brechen Sie jedes Ion in eckigen Klammern aus. Beachten Sie, dass ein mehratomiges Ion seine eigenen Klammern bekommen würde, Sie teilen es nicht in einzelne Elemente auf. Für die Ionen mit Koeffizienten wird der Koeffizient zu einer Potenz, wie im folgenden Ausdruck:
\text{K}_\text{sp}= 3,7 × 10^{-8} = [\text{Pb}^{2+}][\text{F}^-]^2
Ersetzen und lösen
Der obige Ausdruck setzt die Löslichkeitsproduktkonstante Ksp mit den beiden gelösten Ionen gleich, liefert aber noch nicht die Konzentration. Um die Konzentration zu ermitteln, ersetzen Sie jedes Ion durch X wie folgt:
\text{K}_\text{sp}= 3,7 × 10^{-8} = (X)(X)^2
Dies behandelt jedes Ion als unterschiedlich, von denen beide eine Konzentrationsmolarität haben, und das Produkt dieser Molaritäten ist gleich Ksp, die Löslichkeitsproduktkonstante. Das zweite Ion (F) ist jedoch anders. Es hat einen Koeffizienten von 2, was bedeutet, dass jedes Fluoridion separat zählt. Um dies nach der Substitution mit X zu berücksichtigen, setzen Sie den Koeffizienten in die Klammer:
\text{K}_\text{sp}= 3,7 × 10^{-8} = (X)(2X)^2
Jetzt nach X auflösen:
\begin{aligned} 3,7 × 10^{-8} &= (X)(4X^2) \\ 3,7 × 10^{-8} &= 4X^3 \\ X &= 0,0021 \text{ M} \end{ausgerichtet}
Dies ist die Lösungskonzentration in Mol pro Liter.
Aufgelöste Menge ermitteln
Um die Menge des gelösten Stoffes zu ermitteln, multiplizieren Sie mit Liter Wasser und dann mit der Molmasse. Wenn sich Ihre Substanz beispielsweise in 500 ml Wasser löst, sind 0,0021 Mol pro Liter × 0,5 Liter = 0,00105 Mol. Aus dem Periodensystem beträgt die durchschnittliche Atommasse von Blei 207,2 und Fluor 19,00. Da das Bleifluoridmolekül 2 Fluoratome enthält, multiplizieren Sie seine Masse mit 2, um 38,00 zu erhalten. Die Gesamtmolmasse an Bleifluorid beträgt dann 245,20 Gramm pro Mol. Da Ihre Lösung 0,0021 Mol gelöste Substanz enthält, sind 0,0021 Mol × 245,20 Gramm pro Mol = 0,515 Gramm gelöste Blei- und Fluoridionen.