În chimie, unele solide ionice au o solubilitate redusă în apă. O parte din substanță se dizolvă și rămâne o bucată de material solid. Pentru a calcula exact cât se dizolvă, utilizați Ksp, constanta produsului de solubilitate, împreună cu o expresie derivată din reacția de echilibru de solubilitate pentru substanță.
Formulați reacția de solubilitate
Scrieți ecuația reacției de solubilitate echilibrată pentru substanța care vă interesează. Aceasta este ecuația care descrie ce se întâmplă atunci când părțile solide și dizolvate ajung la echilibru. Pentru a lua un exemplu, fluorura de plumb, PbF2, se dizolvă în ioni de plumb și fluor într-o reacție reversibilă:
\ text {PbF} _2 ⇌ \ text {Pb} ^ {2+} + 2 \ text {F} ^ -
Rețineți că taxele pozitive și negative trebuie să se echilibreze pe ambele părți. De asemenea, rețineți, deși plumbul are o ionizare +2, fluorura are -1. Pentru a echilibra taxele și pentru a ține cont de numărul de atomi pentru fiecare element, înmulțiți fluorura din partea dreaptă cu coeficientul 2.
Formulați Ksp Ecuaţie
Căutați constanta produsului de solubilitate pentru substanța care vă interesează. Cărțile de chimie și site-urile web au tabele de solide ionice și constantele lor corespunzătoare produsului de solubilitate. Pentru a urma exemplul fluorurii de plumb, Ksp este 3,7 × 10 −8. Această figură merge în partea stângă a Ksp ecuaţie. În partea dreaptă, împărțiți fiecare ion între paranteze pătrate. Rețineți că un ion poliatomic ar primi propriile paranteze, nu îl separați în elemente individuale. Pentru ionii cu coeficienți, coeficientul devine o putere, ca în următoarea expresie:
\ text {K} _ \ text {sp} = 3,7 × 10 ^ {- 8} = [\ text {Pb} ^ {2 +}] [\ text {F} ^ -] ^ 2
Înlocuiți și rezolvați
Expresia de mai sus echivalează constanta produsului de solubilitate Ksp cu cei doi ioni dizolvați, dar nu furnizează încă concentrația. Pentru a găsi concentrația, înlocuiți X pentru fiecare ion, după cum urmează:
\ text {K} _ \ text {sp} = 3,7 × 10 ^ {- 8} = (X) (X) ^ 2
Aceasta tratează fiecare ion ca fiind distinct, ambii având o molaritate de concentrație, iar produsul acestor molarități este egal cu Ksp, constanta produsului de solubilitate. Cu toate acestea, al doilea ion (F) este diferit. Are un coeficient de 2, ceea ce înseamnă că fiecare ion fluor contează separat. Pentru a explica acest lucru după înlocuirea cu X, introduceți coeficientul în paranteză:
\ text {K} _ \ text {sp} = 3,7 × 10 ^ {- 8} = (X) (2X) ^ 2
Acum rezolvați pentru X:
\ begin {align} 3.7 × 10 ^ {- 8} & = (X) (4X ^ 2) \\ 3.7 × 10 ^ {- 8} & = 4X ^ 3 \\ X & = .0021 \ text {M} \ end {align}
Aceasta este concentrația soluției în moli pe litru.
Determinați cantitatea dizolvată
Pentru a găsi cantitatea de substanță dizolvată, înmulțiți-i cu litri de apă, apoi înmulțiți-i cu masa molară. De exemplu, dacă substanța dvs. s-a dizolvat în 500 ml de apă, 0,0021 moli pe litru × 0,5 litri = 0,00105 moli. Din tabelul periodic, masa atomică medie a plumbului este de 207,2, iar fluorul este de 19,00. Deoarece molecula de fluorură de plumb are 2 atomi de fluor, înmulțiți-i masa cu 2 pentru a obține 38,00. Masa molară totală de fluorură de plumb este apoi de 245,20 grame pe mol. Deoarece soluția dvs. are 0,0021 moli de substanță dizolvată, 0,0021 moli × 245,20 grame pe mol = 0,515 grame de ioni de plumb și fluor dizolvați.