В химии некоторые твердые ионные вещества плохо растворяются в воде. Часть вещества растворяется, и остается кусок твердого материала. Чтобы точно рассчитать, сколько растворяется, вы используете Kзр, константа произведения растворимости, а также выражение, полученное из реакции равновесия растворимости для вещества.
Сформулируйте реакцию растворимости
Напишите уравнение сбалансированной реакции растворимости интересующего вас вещества. Это уравнение, которое описывает, что происходит, когда твердая и растворенная части достигают равновесия. Например, фторид свинца, PbF2, растворяется в ионах свинца и фторида по обратимой реакции:
\ text {PbF} _2 ⇌ \ text {Pb} ^ {2+} + 2 \ text {F} ^ -
Обратите внимание, что положительный и отрицательный заряды должны уравновешиваться с обеих сторон. Также обратите внимание, что хотя свинец имеет ионизацию +2, фторид имеет -1. Чтобы сбалансировать заряды и учесть количество атомов для каждого элемента, вы умножаете фторид в правой части на коэффициент 2.
Сформулируйте Kзр Уравнение
Найдите константу произведения растворимости для интересующего вас вещества. В книгах по химии и на веб-сайтах есть таблицы ионных твердых веществ и соответствующие им константы произведения растворимости. Следуя примеру фторида свинца, Kзр составляет 3,7 × 10 −8. Эта цифра находится в левой части буквы Kзр уравнение. В правой части каждый ион заключен в квадратные скобки. Обратите внимание, что многоатомный ион получит свои собственные скобки, вы не разделяете его на отдельные элементы. Для ионов с коэффициентами коэффициент становится степенью, как в следующем выражении:
\ text {K} _ \ text {sp} = 3,7 × 10 ^ {- 8} = [\ text {Pb} ^ {2 +}] [\ text {F} ^ -] ^ 2
Заменить и решить
Вышеприведенное выражение приравнивает константу произведения растворимости Ksp к двум растворенным ионам, но еще не обеспечивает концентрацию. Чтобы найти концентрацию, замените каждый ион X следующим образом:
\ text {K} _ \ text {sp} = 3,7 × 10 ^ {- 8} = (X) (X) ^ 2
Это рассматривает каждый ион как отдельный, оба из которых имеют молярную концентрацию, и произведение этих молярностей равно Kзр, константа произведения растворимости. Однако второй ион (F) другой. Он имеет коэффициент 2, что означает, что каждый фторид-ион считается отдельно. Чтобы учесть это после замены на X, поместите коэффициент в скобки:
\ text {K} _ \ text {sp} = 3,7 × 10 ^ {- 8} = (X) (2X) ^ 2
Теперь решите для X:
\ begin {align} 3,7 × 10 ^ {- 8} & = (X) (4X ^ 2) \\ 3,7 × 10 ^ {- 8} & = 4X ^ 3 \\ X & = .0021 \ text {M} \ end {выровнен}
Это концентрация раствора в молях на литр.
Определить растворенное количество
Чтобы найти количество растворенного вещества, умножьте его на литры воды, а затем на молярную массу. Например, если ваше вещество растворено в 500 мл воды, 0,0021 моль на литр × 0,5 литра = 0,00105 моль. Согласно периодической таблице, средняя атомная масса свинца составляет 207,2, а фтора - 19,00. Поскольку молекула фторида свинца имеет 2 атома фтора, умножьте ее массу на 2, чтобы получить 38,00. Общая молярная масса фторида свинца тогда составляет 245,20 грамма на моль. Поскольку ваш раствор содержит 0,0021 моль растворенного вещества, 0,0021 моль × 245,20 грамма на моль = 0,515 грамма растворенных ионов свинца и фторида.