V kemiji imajo nekatere ionske trdne snovi nizko topnost v vodi. Nekaj snovi se raztopi, ostane pa kepa trdne snovi. Če želite natančno izračunati, koliko se raztopi, uporabite Ksp, konstanta produkta topnosti, skupaj z izrazom, ki izhaja iz ravnotežne reakcije topnosti za snov.
Reakcija topnosti formule
Napišite enačbo uravnotežene reakcije topnosti za snov, ki vas zanima. To je enačba, ki opisuje, kaj se zgodi, ko trdni in raztopljeni deli dosežejo ravnovesje. Vzemimo za primer svinčev fluorid, PbF2se v reverzibilni reakciji raztopi v svinčeve in fluoridne ione:
\ text {PbF} _2 ⇌ \ text {Pb} ^ {2+} + 2 \ text {F} ^ -
Upoštevajte, da se morata pozitivni in negativni naboj uravnotežiti na obeh straneh. Upoštevajte tudi, da ima svinec ionizacijo +2, fluorid pa -1. Če želite uravnotežiti naboje in upoštevati število atomov za vsak element, pomnožite fluorid na desni strani s koeficientom 2.
Formula Ksp Enačba
Poiščite konstanto produkta topnosti za snov, ki vas zanima. Knjige in spletna mesta o kemiji imajo tabele ionskih trdnih snovi in njihove ustrezne konstante produktov topnosti. Po vzoru svinčevega fluorida je K
sp je 3,7 × 10 −8. Ta številka gre na levi strani Ksp enačba. Na desni strani vsakega iona razbijete v oglatih oklepajih. Upoštevajte, da bi večatomski ion dobil svoje oklepaje, ne ločite ga na posamezne elemente. Za ione s koeficienti postane koeficient moč, kot v naslednjem izrazu:\ text {K} _ \ text {sp} = 3,7 × 10 ^ {- 8} = [\ text {Pb} ^ {2 +}] [\ text {F} ^ -] ^ 2
Nadomestite in rešite
Zgornji izraz enači konstanto produkta topnosti Ksp z obema raztopljenima ionoma, vendar še ne zagotavlja koncentracije. Če želite poiskati koncentracijo, za vsak ion nadomestite X, kot sledi:
\ text {K} _ \ text {sp} = 3,7 × 10 ^ {- 8} = (X) (X) ^ 2
To obravnava vsak ion kot ločen, oba imata koncentracijsko molarnost in zmnožek teh molarnosti je enak Ksp, konstanta produkta topnosti. Vendar je drugi ion (F) drugačen. Ima koeficient 2, kar pomeni, da vsak fluoridni ion šteje posebej. Če želite to upoštevati po zamenjavi z X, vnesite oklepaj v koeficient:
\ text {K} _ \ text {sp} = 3,7 × 10 ^ {- 8} = (X) (2X) ^ 2
Zdaj rešite za X:
\ začetek {poravnano} 3,7 × 10 ^ {- 8} & = (X) (4X ^ 2) \\ 3,7 × 10 ^ {- 8} & = 4X ^ 3 \\ X & = .0021 \ besedilo {M} \ end {poravnano}
To je koncentracija raztopine v molih na liter.
Določite raztopljeno količino
Če želite najti količino raztopljene snovi, pomnožite z litri vode, nato pomnožite z molsko maso. Če je na primer vaša snov raztopljena v 500 ml vode, 0,0021 mola na liter × 0,5 litra = 0,00105 mola. Iz periodnega sistema je povprečna atomska masa svinca 207,2, fluor pa 19,00. Ker ima molekula svinčevega fluorida 2 atoma fluora, njeno maso pomnožite z 2, da dobite 38,00. Skupna molska masa svinčevega fluorida je nato 245,20 grama na mol. Ker ima vaša raztopina 0,0021 mola raztopljene snovi, je 0,0021 mola × 245,20 grama na mol = 0,515 grama raztopljenega svinca in fluoridnih ionov.