Em química, alguns sólidos iônicos têm baixa solubilidade em água. Parte da substância se dissolve e um pedaço de material sólido permanece. Para calcular exatamente quanto dissolve, você usa Ksp, a constante do produto de solubilidade, juntamente com uma expressão derivada da reação de equilíbrio de solubilidade para a substância.
Formular a reação de solubilidade
Escreva a equação de reação de solubilidade balanceada para a substância na qual você está interessado. Esta é a equação que descreve o que acontece quando as partes sólidas e dissolvidas atingem o equilíbrio. Para dar um exemplo, flúor de chumbo, PbF2, se dissolve em íons de chumbo e flúor em uma reação reversível:
\ text {PbF} _2 ⇌ \ text {Pb} ^ {2+} + 2 \ text {F} ^ -
Observe que as cargas positivas e negativas devem ser equilibradas em ambos os lados. Observe também que, embora o chumbo tenha uma ionização de +2, o flúor tem -1. Para equilibrar as cargas e contabilizar o número de átomos de cada elemento, você multiplica o flúor do lado direito pelo coeficiente 2.
Formular Ksp Equação
Procure a constante do produto de solubilidade para a substância na qual você está interessado. Livros e sites de química têm tabelas de sólidos iônicos e suas constantes de produto de solubilidade correspondentes. Para seguir o exemplo do fluoreto de chumbo, o Ksp é 3,7 × 10 −8. Esta figura vai do lado esquerdo do Ksp equação. No lado direito, você divide cada íon entre colchetes. Observe que um íon poliatômico teria seus próprios colchetes, você não o separa em elementos individuais. Para os íons com coeficientes, o coeficiente torna-se uma potência, como na seguinte expressão:
\ text {K} _ \ text {sp} = 3,7 × 10 ^ {- 8} = [\ text {Pb} ^ {2 +}] [\ text {F} ^ -] ^ 2
Substituir e resolver
A expressão acima iguala a constante do produto de solubilidade Ksp com os dois íons dissolvidos, mas ainda não fornece a concentração. Para encontrar a concentração, substitua X para cada íon, da seguinte maneira:
\ text {K} _ \ text {sp} = 3,7 × 10 ^ {- 8} = (X) (X) ^ 2
Isso trata cada íon como distinto, sendo que ambos têm uma concentração molaridade, e o produto dessas molaridades é igual a Ksp, a constante do produto de solubilidade. No entanto, o segundo íon (F) é diferente. Ele tem um coeficiente de 2, o que significa que cada íon de flúor conta separadamente. Para contabilizar isso após a substituição com X, coloque o coeficiente entre parênteses:
\ text {K} _ \ text {sp} = 3,7 × 10 ^ {- 8} = (X) (2X) ^ 2
Agora resolva para X:
\ begin {alinhado} 3,7 × 10 ^ {- 8} & = (X) (4X ^ 2) \\ 3,7 × 10 ^ {- 8} & = 4X ^ 3 \\ X & = 0,0021 \ texto {M} \ end {alinhado}
Esta é a concentração da solução em moles por litro.
Determinar a quantidade dissolvida
Para encontrar a quantidade da substância dissolvida, multiplique por litros de água e, em seguida, multiplique pela massa molar. Por exemplo, se sua substância se dissolveu em 500 mL de água, 0,0021 moles por litro × 0,5 litros = 0,00105 moles. Na tabela periódica, a massa atômica média do chumbo é 207,2 e do flúor 19,00. Como a molécula de flúor de chumbo tem 2 átomos de flúor, multiplique sua massa por 2 para obter 38,00. A massa molar total do fluoreto de chumbo é então de 245,20 gramas por mol. Como sua solução tem 0,0021 moles de substância dissolvida, 0,0021 moles × 245,20 gramas por mol = 0,515 gramas de íons de chumbo e fluoreto dissolvidos.