Ķīmijā dažām jonu cietvielām ir maza šķīdība ūdenī. Daļa vielas izšķīst, un paliek cieta materiāla gabals. Lai precīzi aprēķinātu, cik daudz izšķīst, jūs izmantojat Ksp, šķīdības produkta konstante kopā ar izteiksmi, kas izriet no vielas šķīdības līdzsvara reakcijas.
Formulējiet šķīdības reakciju
Uzrakstiet līdzsvaroto šķīdības reakcijas vienādojumu vielai, kas jūs interesē. Šis ir vienādojums, kas apraksta to, kas notiek, kad cietās un izšķīdušās daļas sasniedz līdzsvaru. Piemēram, svina fluorīds, PbF2, šķīst svina un fluora jonos atgriezeniskas reakcijas rezultātā:
\ text {PbF} _2 ⇌ \ text {Pb} ^ {2+} + 2 \ text {F} ^ -
Ņemiet vērā, ka pozitīvajiem un negatīvajiem lādiņiem jāsabalansē abās pusēs. Jāņem vērā arī tas, ka svinam ir +2 jonizācija, fluorīdam ir −1. Lai līdzsvarotu lādiņus un ņemtu vērā katra elementa atomu skaitu, labajā pusē esošo fluoru reiziniet ar koeficientu 2.
Formulējiet Ksp Vienādojums
Uzmeklējiet vielas, kas jūs interesē, šķīdības produkta konstanti. Ķīmijas grāmatās un vietnēs ir jonu cietvielu tabulas un tām atbilstošās šķīdības produktu konstantes. Lai sekotu svina fluorīda piemēram, K
sp ir 3,7 × 10 −8. Šis skaitlis iet uz K kreiso pusisp vienādojums. Labajā pusē jūs izlaužat katru jonu kvadrātiekavās. Ņemiet vērā, ka daudzatomu jonam būtu savas iekavas, jūs to neatdalāt atsevišķos elementos. Joniem ar koeficientiem koeficients kļūst par jaudu, kā norādīts šajā izteiksmē:\ text {K} _ \ text {sp} = 3.7 × 10 ^ {- 8} = [\ text {Pb} ^ {2 +}] [\ text {F} ^ -] ^ 2
Aizstāt un atrisināt
Iepriekš minētā izteiksme pielīdzina šķīdības produkta konstanti Ksp ar diviem izšķīdušiem joniem, bet vēl nenodrošina koncentrāciju. Lai atrastu koncentrāciju, aizvietojiet katru jonu ar X šādi:
\ text {K} _ \ text {sp} = 3,7 × 10 ^ {- 8} = (X) (X) ^ 2
Tas izturas pret katru jonu kā atšķirīgu, kuriem abiem ir molārā koncentrācija, un šo molāro vienību reizinājums ir vienāds ar Ksp, šķīdības produkta konstante. Tomēr otrais jons (F) ir atšķirīgs. Tam ir koeficients 2, kas nozīmē, ka katrs fluora jons tiek skaitīts atsevišķi. Lai to ņemtu vērā pēc aizstāšanas ar X, iekavās ievietojiet koeficientu:
\ text {K} _ \ text {sp} = 3,7 × 10 ^ {- 8} = (X) (2X) ^ 2
Tagad atrisiniet X:
\ sākt {izlīdzināt} 3,7 × 10 ^ {- 8} & = (X) (4X ^ 2) \\ 3,7 × 10 ^ {- 8} & = 4X ^ 3 \\ X & = .0021 \ teksts {M} \ end {izlīdzināts}
Šī ir šķīduma koncentrācija molos uz litru.
Nosakiet izšķīdušo daudzumu
Lai atrastu izšķīdušās vielas daudzumu, reiziniet ar litriem ūdens, pēc tam reiziniet ar molisko masu. Piemēram, ja jūsu viela izšķīdināta 500 ml ūdens, 0,0021 mols uz litru × 0,5 litri = 0,00105 moli. No periodiskās tabulas vidējā svina atomu masa ir 207,2, bet fluors - 19,00. Tā kā svina fluorīda molekulā ir 2 fluora atomi, reiziniet tās masu ar 2, lai iegūtu 38,00. Svina fluorīda kopējā molārā masa tad ir 245,20 grami uz vienu molu. Tā kā jūsu šķīdumā ir 0,0021 mols izšķīdušas vielas, 0,0021 mols × 245,20 grami uz vienu molu = 0,515 grami izšķīdušā svina un fluorīda jonu.