Kemiassa joillakin ionisilla kiinteillä aineilla on heikko liukoisuus veteen. Osa aineesta liukenee, ja kiinteä materiaali jää jäljelle. Laskeaksesi tarkalleen kuinka paljon liukenee, käytetään K: tasp, liukoisuustuotevakio yhdessä aineen liukoisuustasapainoreaktiosta johdetun ilmentymisen kanssa.
Muotoile liukoisuusreaktio
Kirjoita tasapainotettu liukoisuusreaktioyhtälö kiinnostavalle aineelle. Tämä on yhtälö, joka kuvaa mitä tapahtuu, kun kiinteät ja liuenneet osat saavuttavat tasapainon. Esimerkiksi: lyijyfluoridi, PbF2, liukenee lyijy- ja fluori-ioneiksi palautuvassa reaktiossa:
\ text {PbF} _2 ⇌ \ text {Pb} ^ {2+} + 2 \ text {F} ^ -
Huomaa, että positiivisten ja negatiivisten varausten on oltava tasapainossa molemmilla puolilla. Huomaa myös, että vaikka lyijyllä on +2-ionisaatio, fluoridilla on −1. Tasapainottamaan varauksia ja ottamaan huomioon kunkin elementin atomien määrä kertomalla oikealla puolella oleva fluori kertoimella 2.
Muotoile Ksp Yhtälö
Etsi kiinnostavan aineen liukoisuustuotevakio. Kemiankirjoissa ja verkkosivustoilla on taulukoita ionisista kiintoaineista ja vastaavista liukoisuustuotevakioista. Lyijyfluoridin esimerkin seuraamiseksi K
sp on 3,7 × 10 −8. Tämä luku menee K: n vasemmalle puolellesp yhtälö. Oikealla puolella katkaiset jokaisen ionin hakasulkeissa. Huomaa, että polyatominen ioni saisi omat sulkeet, et erota sitä yksittäisiksi elementeiksi. Kertoimilla varustetuille ioneille kertoimesta tulee teho, kuten seuraavassa lausekkeessa:\ text {K} _ \ text {sp} = 3,7 × 10 ^ {- 8} = [\ text {Pb} ^ {2 +}] [\ text {F} ^ -] ^ 2
Korvaa ja ratkaise
Yllä oleva ilmaisu vertaa liukoisuustuotevakion Ksp kahteen liuenneeseen ioniin, mutta ei vielä anna pitoisuutta. Pitoisuuden löytämiseksi korvaa X jokaiselle ionille seuraavasti:
\ text {K} _ \ text {sp} = 3,7 × 10 ^ {- 8} = (X) (X) ^ 2
Tämä kohtelee kutakin ionia erillisinä, molempien pitoisuusmolaarisuus ja näiden molaarisuuksien tulo on yhtä suuri kuin Ksp, liukoisuustuotevakio. Toinen ioni (F) on kuitenkin erilainen. Sen kerroin on 2, mikä tarkoittaa, että kukin fluori-ioni laskee erikseen. Ota tämä huomioon korvaamalla X: llä lisäämällä kerroin sulkeisiin:
\ text {K} _ \ text {sp} = 3,7 × 10 ^ {- 8} = (X) (2X) ^ 2
Ratkaise nyt X: lle:
\ begin {tasattu} 3.7 × 10 ^ {- 8} & = (X) (4X ^ 2) \\ 3.7 × 10 ^ {- 8} & = 4X ^ 3 \\ X & = .0021 \ text {M} \ end {tasattu}
Tämä on liuoksen pitoisuus moolina litrassa.
Määritä liuennut määrä
Löydä liuenneen aineen määrä kertomalla litraa vettä ja kertomalla sitten moolimassa. Esimerkiksi, jos aineesi liukenee 500 ml: aan vettä, 0,0021 moolia litrassa × 0,5 litraa = 0,00105 moolia. Jaksollisesta taulukosta lyijyn keskimääräinen atomimassa on 207,2 ja fluori on 19,00. Koska lyijyfluoridimolekyylissä on 2 fluoriatomia, kerro sen massa kahdella saadaksesi 38,00. Lyijyfluoridin kokonaismoolimassa on sitten 245,20 grammaa moolia kohden. Koska liuos sisältää 0,0021 moolia liuennutta ainetta, 0,0021 moolia × 245,20 grammaa moolia kohti = 0,515 grammaa liuenneita lyijy- ja fluori-ioneja.