Chemijoje kai kurios joninės kietosios medžiagos mažai tirpsta vandenyje. Dalis medžiagos ištirpsta ir lieka kietos medžiagos gumulas. Norėdami tiksliai apskaičiuoti, kiek ištirpsta, naudokite Ksp, tirpumo produkto konstanta kartu su ekspresija, gauta iš medžiagos tirpumo pusiausvyros reakcijos.
Suformuluokite tirpumo reakciją
Parašykite jus dominančios medžiagos subalansuoto tirpumo reakcijos lygtį. Tai lygtis, apibūdinanti, kas atsitinka, kai kietos ir ištirpusios dalys pasiekia pusiausvyrą. Pavyzdžiui, švino fluoridas, PbF2, grįžtama reakcija ištirpsta į švino ir fluoro jonus:
\ text {PbF} _2 ⇌ \ text {Pb} ^ {2+} + 2 \ text {F} ^ -
Atkreipkite dėmesį, kad teigiami ir neigiami krūviai turi subalansuoti abi puses. Taip pat atkreipkite dėmesį, nors švinas jonizuojasi +2, fluoras turi -1. Norėdami subalansuoti krūvius ir atsižvelgti į kiekvieno elemento atomų skaičių, dešinėje pusėje esantį fluoridą padauginkite iš koeficiento 2.
Suformuluokite Ksp Lygtis
Ieškokite jus dominančios medžiagos tirpumo produkto konstantos. Chemijos knygose ir interneto svetainėse yra joninių kietųjų dalelių lentelės ir jų atitinkamos tirpumo produktų konstantos. Norėdami sekti švino fluoro pavyzdžiu, K
sp yra 3,7 × 10 −8. Šis skaičius eina kairėje K pusėjesp lygtis. Dešinėje pusėje kiekvieną joną išskirstote laužtiniuose skliaustuose. Atkreipkite dėmesį, kad poliaatominis jonas gautų savo skliaustus, jo neišskirsite į atskirus elementus. Jonams su koeficientais koeficientas tampa galia, kaip nurodyta šioje išraiškoje:\ text {K} _ \ text {sp} = 3,7 × 10 ^ {- 8} = [\ text {Pb} ^ {2 +}] [\ text {F} ^ -] ^ 2
Pakeiskite ir išspręskite
Aukščiau pateikta išraiška prilygina tirpumo produkto konstantą Ksp su dviem ištirpusiais jonais, tačiau dar nepateikia koncentracijos. Norėdami rasti koncentraciją, pakeiskite X kiekvienu jonu taip:
\ text {K} _ \ text {sp} = 3,7 × 10 ^ {- 8} = (X) (X) ^ 2
Tai traktuoja kiekvieną joną kaip skirtingą, kurių abiejų koncentracija yra molinė, o tų molinių sandaugų rezultatas yra lygus Ksp, tirpumo produkto konstanta. Tačiau antrasis jonas (F) yra kitoks. Jo koeficientas yra 2, o tai reiškia, kad kiekvienas fluoro jonas skaičiuojamas atskirai. Norėdami tai atsiskaityti pakeitus X, į skliaustus įrašykite koeficientą:
\ text {K} _ \ text {sp} = 3,7 × 10 ^ {- 8} = (X) (2X) ^ 2
Dabar išspręskite X:
\ begin {aligned} 3.7 × 10 ^ {- 8} & = (X) (4X ^ 2) \\ 3.7 × 10 ^ {- 8} & = 4X ^ 3 \\ X & = .0021 \ text {M} \ end {aligned}
Tai yra tirpalo koncentracija moliais litre.
Nustatykite ištirpusį kiekį
Norėdami sužinoti ištirpusios medžiagos kiekį, padauginkite iš litrų vandens, tada padauginkite iš molinės masės. Pavyzdžiui, jei jūsų medžiaga ištirpsta 500 ml vandens, 0,0021 moliai litre × 0,5 litro = 0,00105 moliai. Periodinėje lentelėje vidutinė švino atominė masė yra 207,2, o fluoras - 19,00. Kadangi švino fluoro molekulėje yra 2 fluoro atomai, padauginkite jo masę iš 2, kad gautumėte 38,00. Tuomet bendra švino fluoro molinė masė yra 245,20 g / mol. Kadangi jūsų tirpale yra 0,0021 molio ištirpusios medžiagos, 0,0021 moliai × 245,20 gramai molyje = 0,515 g ištirpusio švino ir fluoro jonų.