U kemiji neke ionske krutine imaju nisku topljivost u vodi. Dio tvari se otopi, a ostaje gruda čvrstog materijala. Da biste točno izračunali koliko se otapa, koristite Ksp, konstanta proizvoda topljivosti, zajedno s izrazom izvedenim iz reakcije ravnoteže topljivosti za tvar.
Formulacija reakcije topljivosti
Napišite jednadžbu uravnotežene reakcije topljivosti za tvar koja vas zanima. To je jednadžba koja opisuje što se događa kad čvrsti i otopljeni dijelovi postignu ravnotežu. Da uzmemo primjer, olovni fluorid, PbF2, otapa se u reverzibilnoj reakciji u ione olova i fluorida:
\ text {PbF} _2 ⇌ \ text {Pb} ^ {2+} + 2 \ text {F} ^ -
Imajte na umu da se pozitivni i negativni naboji moraju uravnotežiti na obje strane. Također imajte na umu da iako olovo ima ionizaciju +2, fluorid ima -1. Da biste uravnotežili naboje i uzeli u obzir broj atoma za svaki element, pomnožite fluor s desne strane s koeficijentom 2.
Formulirajte Ksp Jednadžba
Potražite konstantu proizvoda topljivosti za tvar koja vas zanima. Kemijske knjige i web stranice imaju tablice ionskih krutina i njihove odgovarajuće konstante proizvoda topljivosti. Da slijedi primjer olovnog fluorida, K
sp je 3,7 × 10 −8. Ova brojka ide na lijevoj strani Ksp jednadžba. Na desnoj strani svaki ion izbijate u uglate zagrade. Imajte na umu da bi polatomni ion dobio svoje zagrade, ne razdvajate ga na pojedinačne elemente. Za ione s koeficijentima, koeficijent postaje snaga, kao u sljedećem izrazu:\ text {K} _ \ text {sp} = 3,7 × 10 ^ {- 8} = [\ text {Pb} ^ {2 +}] [\ text {F} ^ -] ^ 2
Zamijeniti i riješiti
Gornji izraz izjednačava konstantu proizvoda topljivosti Ksp s dva otopljena iona, ali još ne daje koncentraciju. Da biste pronašli koncentraciju, zamijenite X za svaki ion, kako slijedi:
\ text {K} _ \ text {sp} = 3,7 × 10 ^ {- 8} = (X) (X) ^ 2
To tretira svaki ion kao različit, oba koji imaju koncentracijsku molarnost, a umnožak tih molarnosti jednak je Ksp, konstanta proizvoda topljivosti. Međutim, drugi ion (F) je drugačiji. Ima koeficijent 2, što znači da se svaki fluoridni ion računa odvojeno. Da biste to objasnili nakon zamjene s X, stavite koeficijent unutar zagrade:
\ text {K} _ \ text {sp} = 3,7 × 10 ^ {- 8} = (X) (2X) ^ 2
Sada riješite X:
\ početak {poravnato} 3,7 × 10 ^ {- 8} & = (X) (4X ^ 2) \\ 3,7 × 10 ^ {- 8} & = 4X ^ 3 \\ X & = .0021 \ text {M} \ kraj {poravnato}
To je koncentracija otopine u molovima po litri.
Odredite otopljeni iznos
Da biste pronašli količinu otopljene tvari, pomnožite s litrama vode, a zatim pomnožite s molarnom masom. Na primjer, ako se vaša tvar otopi u 500 ml vode, 0,0021 mola po litri × 0,5 litara = 0,00105 mola. Iz periodnog sustava prosječna atomska masa olova je 207,2, a fluora 19,00. Budući da molekula olovnog fluorida ima 2 atoma fluora, pomnožite njegovu masu s 2 da biste dobili 38,00. Ukupna molarna masa olovnog fluorida je tada 215,20 grama po molu. Budući da vaša otopina ima 0,0021 mola otopljene tvari, 0,0021 mola × 245,20 grama po molu = 0,515 grama otopljenog olova i fluoridnih iona.