I kjemi har noen ioniske faste stoffer lav løselighet i vann. Noe av stoffet oppløses, og det gjenstår en klump fast stoff. For å beregne nøyaktig hvor mye oppløses, bruker du Ksp, løselighetsproduktkonstanten, sammen med et uttrykk avledet fra løselighetsvektighetsreaksjonen for stoffet.
Formuler løselighetsreaksjon
Skriv den balanserte løselighetsreaksjonsligningen for stoffet du er interessert i. Dette er ligningen som beskriver hva som skjer når de faste og oppløste delene når likevekt. For å ta et eksempel, blyfluorid, PbF2, oppløses i bly- og fluorioner i en reversibel reaksjon:
\ text {PbF} _2 ⇌ \ text {Pb} ^ {2+} + 2 \ text {F} ^ -
Merk at de positive og negative ladningene må balansere på begge sider. Vær også oppmerksom på at selv om bly har en +2 ionisering, har fluor −1. For å balansere ladningene og ta hensyn til antall atomer for hvert element, multipliserer du fluoriden på høyre side med koeffisienten 2.
Formuler Ksp Ligning
Slå opp løselighetsproduktet konstant for stoffet du er interessert i. Kjemibøker og nettsteder har tabeller over ioniske faste stoffer og deres tilsvarende løselighetsproduktkonstanter. For å følge eksemplet med blyfluorid, K
sp er 3,7 × 10 −8. Denne figuren går på venstre side av Ksp ligning. På høyre side bryter du ut hvert ion i parentes. Merk at et polyatomisk ion ville få sine egne braketter, du skiller det ikke ut i individuelle elementer. For ionene med koeffisienter blir koeffisienten en kraft, som i følgende uttrykk:\ text {K} _ \ text {sp} = 3,7 × 10 ^ {- 8} = [\ text {Pb} ^ {2 +}] [\ text {F} ^ -] ^ 2
Erstatter og løser
Ovennevnte uttrykk tilsvarer løselighetsproduktets konstant Ksp med de to oppløste ionene, men gir ikke konsentrasjonen ennå. For å finne konsentrasjonen, erstatt X for hvert ion, som følger:
\ text {K} _ \ text {sp} = 3,7 × 10 ^ {- 8} = (X) (X) ^ 2
Dette behandler hvert ion som forskjellige, som begge har en konsentrasjonsmolaritet, og produktet av disse molaritetene er lik Ksp, løselighetsproduktet konstant. Imidlertid er det andre ionet (F) annerledes. Den har en koeffisient på 2, noe som betyr at hvert fluorid teller separat. For å gjøre rede for dette etter erstatningen med X, legg koeffisienten i parentesen:
\ text {K} _ \ text {sp} = 3,7 × 10 ^ {- 8} = (X) (2X) ^ 2
Løs nå for X:
\ begin {justert} 3,7 × 10 ^ {- 8} & = (X) (4X ^ 2) \\ 3,7 × 10 ^ {- 8} & = 4X ^ 3 \\ X & = .0021 \ text {M} \ end {justert}
Dette er løsningskonsentrasjonen i mol per liter.
Bestem oppløst beløp
For å finne mengden av det oppløste stoffet, multipliser med liter vann, og multipliser deretter med molmassen. For eksempel, hvis stoffet ditt oppløses i 500 ml vann, 0,0021 mol per liter × 0,5 liter = 0,00105 mol. Fra det periodiske systemet er den gjennomsnittlige atommassen av bly 207,2 og fluor er 19,00. Siden blyfluoridmolekylet har 2 fluoratomer, multipliser massen med 2 for å få 38,00. Den totale molare massen av blyfluorid er da 245,20 gram per mol. Siden løsningen har 0,0021 mol oppløst stoff, 0,0021 mol × 245,20 gram per mol = 0,515 gram oppløst bly- og fluorioner.