En chimie, certains solides ioniques ont une faible solubilité dans l'eau. Une partie de la substance se dissout et un morceau de matière solide reste. Pour calculer exactement combien dissout, vous utilisez Ksp, la constante du produit de solubilité, ainsi qu'une expression dérivée de la réaction d'équilibre de solubilité pour la substance.
Formuler la réaction de solubilité
Écrivez l'équation de réaction de solubilité équilibrée pour la substance qui vous intéresse. C'est l'équation qui décrit ce qui se passe lorsque les parties solides et dissoutes atteignent l'équilibre. Pour prendre un exemple, le fluorure de plomb, PbF2, se dissout en ions plomb et fluorure dans une réaction réversible :
\text{PbF}_2 ⇌ \text{Pb}^{2+} + 2\text{F}^-
Notez que les charges positives et négatives doivent s'équilibrer des deux côtés. Notez également, bien que le plomb ait une ionisation +2, le fluorure a -1. Pour équilibrer les charges et tenir compte du nombre d'atomes pour chaque élément, vous multipliez le fluorure sur le côté droit avec le coefficient 2.
Formuler Ksp Équation
Recherchez la constante du produit de solubilité pour la substance qui vous intéresse. Les livres de chimie et les sites Web ont des tableaux de solides ioniques et leurs constantes de produits de solubilité correspondantes. Pour suivre l'exemple du fluorure de plomb, le Ksp est de 3,7 × 10 −8. Ce chiffre va sur le côté gauche du Ksp équation. Sur le côté droit, vous séparez chaque ion entre crochets. Notez qu'un ion polyatomique obtiendrait ses propres crochets, vous ne le séparez pas en éléments individuels. Pour les ions à coefficients, le coefficient devient une puissance, comme dans l'expression suivante :
\text{K}_\text{sp}= 3,7 × 10^{-8} = [\text{Pb}^{2+}][\text{F}^-]^2
Substituer et résoudre
L'expression ci-dessus équivaut à la constante de produit de solubilité Ksp avec les deux ions dissous mais ne fournit pas encore la concentration. Pour trouver la concentration, substituez X pour chaque ion, comme suit :
\text{K}_\text{sp}= 3,7 × 10^{-8} = (X)(X)^2
Cela traite chaque ion comme distinct, qui ont tous deux une molarité de concentration, et le produit de ces molarités est égal à Ksp, la constante du produit de solubilité. Cependant, le deuxième ion (F) est différent. Il a un coefficient de 2, ce qui signifie que chaque ion fluorure compte séparément. Pour en tenir compte après la substitution par X, mettez le coefficient entre parenthèses :
\text{K}_\text{sp}= 3,7 × 10^{-8} = (X)(2X)^2
Résolvez maintenant pour X :
\begin{aligned} 3,7 × 10^{-8} &= (X)(4X^2) \\ 3,7 × 10^{-8} &= 4X^3 \\ X &= .0021 \text{ M} \end{aligné}
C'est la concentration de la solution en moles par litre.
Déterminer le montant dissous
Pour trouver la quantité de substance dissoute, multipliez par des litres d'eau, puis multipliez par la masse molaire. Par exemple, si votre substance s'est dissoute dans 500 ml d'eau, 0,0021 mole par litre × 0,5 litre = 0,00105 mole. D'après le tableau périodique, la masse atomique moyenne du plomb est de 207,2 et celle du fluor de 19,00. Puisque la molécule de fluorure de plomb a 2 atomes de fluor, multipliez sa masse par 2 pour obtenir 38,00. La masse molaire totale du fluorure de plomb est alors de 245,20 grammes par mole. Étant donné que votre solution contient 0,0021 mole de substance dissoute, 0,0021 mole × 245,20 grammes par mole = 0,515 gramme d'ions plomb et fluorure dissous.
