Στη χημεία, ορισμένα ιοντικά στερεά έχουν χαμηλή διαλυτότητα στο νερό. Μερικές από τις ουσίες διαλύονται και παραμένει ένα κομμάτι στερεού υλικού. Για να υπολογίσετε ακριβώς πόσο διαλύεται, χρησιμοποιείτε το Ksp, η σταθερά του προϊόντος διαλυτότητας, μαζί με μια έκφραση που προέρχεται από την αντίδραση ισορροπίας διαλυτότητας για την ουσία.
Διατυπώστε την αντίδραση διαλυτότητας
Γράψτε την ισορροπημένη εξίσωση αντίδρασης διαλυτότητας για την ουσία που σας ενδιαφέρει. Αυτή είναι η εξίσωση που περιγράφει τι συμβαίνει όταν τα στερεά και διαλυμένα μέρη φτάσουν σε ισορροπία. Για παράδειγμα, φθόριο μολύβδου, PbF2, διαλύεται σε ιόντα μολύβδου και φθορίου σε αναστρέψιμη αντίδραση:
\ text {PbF} _2 ⇌ \ text {Pb} ^ {2+} + 2 \ κείμενο {F} ^ -
Σημειώστε ότι οι θετικές και αρνητικές χρεώσεις πρέπει να ισορροπούν και στις δύο πλευρές. Σημειώστε επίσης, αν και ο μόλυβδος έχει ιονισμό +2, το φθόριο έχει −1. Για να εξισορροπήσετε τις χρεώσεις και να λάβετε υπόψη τον αριθμό ατόμων για κάθε στοιχείο, πολλαπλασιάζετε το φθόριο στη δεξιά πλευρά με τον συντελεστή 2.
Διατύπωση Κsp Εξίσωση
Αναζητήστε τη σταθερά του προϊόντος διαλυτότητας για την ουσία που σας ενδιαφέρει. Τα βιβλία και οι ιστότοποι χημείας έχουν πίνακες ιοντικών στερεών και τις αντίστοιχες σταθερές προϊόντων διαλυτότητάς τους. Για να ακολουθήσετε το παράδειγμα του φθοριούχου μολύβδου, το Κsp είναι 3,7 × 10 −8. Αυτή η εικόνα πηγαίνει στην αριστερή πλευρά του Κsp εξίσωση. Στη δεξιά πλευρά, διασπάτε κάθε ιόν σε αγκύλες. Σημειώστε ότι ένα πολυατομικό ιόν θα έχει τις δικές του αγκύλες, δεν το διαχωρίζετε σε μεμονωμένα στοιχεία. Για τα ιόντα με συντελεστές, ο συντελεστής γίνεται ισχύς, όπως στην ακόλουθη έκφραση:
\ text {K} _ \ text {sp} = 3.7 × 10 ^ {- 8} = [\ text {Pb} ^ {2 +}] [\ κείμενο {F} ^ -] ^ 2
Αντικαταστήστε και λύστε
Η παραπάνω έκφραση εξισώνει τη σταθερά προϊόντος διαλυτότητας Ksp με τα δύο διαλυμένα ιόντα, αλλά δεν παρέχει ακόμη τη συγκέντρωση. Για να βρείτε τη συγκέντρωση, αντικαταστήστε το Χ για κάθε ιόν, ως εξής:
\ text {K} _ \ text {sp} = 3,7 × 10 ^ {- 8} = (X) (X) ^ 2
Αυτό αντιμετωπίζει κάθε ιόν ως ξεχωριστό, και τα δύο έχουν μοριακότητα συγκέντρωσης, και το προϊόν αυτών των μοριακών τιμών ισούται με Κsp, η σταθερά του προϊόντος διαλυτότητας. Ωστόσο, το δεύτερο ιόν (F) είναι διαφορετικό. Έχει συντελεστή 2, που σημαίνει ότι κάθε ιόν φθορίου μετρά ξεχωριστά. Για να το λάβετε υπόψη μετά την αντικατάσταση με το X, τοποθετήστε τον συντελεστή μέσα στην παρένθεση:
\ text {K} _ \ text {sp} = 3,7 × 10 ^ {- 8} = (X) (2X) ^ 2
Τώρα λύστε για το X:
\ start {aligned} 3,7 × 10 ^ {- 8} & = (X) (4X ^ 2) \\ 3,7 × 10 ^ {- 8} & = 4X ^ 3 \\ X & = .0021 \ κείμενο {M} \ end {στοίχιση}
Αυτή είναι η συγκέντρωση του διαλύματος σε γραμμομόρια ανά λίτρο.
Προσδιορίστε το διαλυμένο ποσό
Για να βρείτε την ποσότητα της διαλυμένης ουσίας, πολλαπλασιάστε με λίτρα νερού και, στη συνέχεια, πολλαπλασιάστε με τη μοριακή μάζα. Για παράδειγμα, εάν η ουσία σας διαλύθηκε σε 500 mL νερού, 0,0021 moles ανά λίτρο × 0,5 λίτρα = 0,00105 moles. Από τον περιοδικό πίνακα, η μέση ατομική μάζα μολύβδου είναι 207,2 και το φθόριο είναι 19,00. Δεδομένου ότι το μόριο φθοριούχου μολύβδου έχει 2 άτομα φθορίου, πολλαπλασιάστε τη μάζα του με 2 για να πάρετε 38,00. Η συνολική μοριακή μάζα του φθοριούχου μολύβδου είναι τότε 245,20 γραμμάρια ανά γραμμομόριο. Δεδομένου ότι το διάλυμα σας έχει 0,0021 γραμμομόρια διαλυμένης ουσίας, 0,0021 γραμμομόρια × 245,20 γραμμάρια ανά γραμμομόριο = 0,515 γραμμάρια διαλυμένου ιόντος μολύβδου και φθορίου.