I kemin har vissa joniska fasta ämnen låg löslighet i vatten. En del av ämnet löser sig och en klump fast material finns kvar. För att beräkna exakt hur mycket löser sig använder du Ksp, löslighetsproduktkonstanten, tillsammans med ett uttryck härrörande från löslighetens jämviktsreaktion för substansen.
Formulera löslighetsreaktion
Skriv den balanserade löslighetsreaktionsekvationen för det ämne du är intresserad av. Detta är ekvationen som beskriver vad som händer när de fasta och upplösta delarna når jämvikt. För att ta ett exempel, blyfluorid, PbF2, löses i bly- och fluorjoner i en reversibel reaktion:
\ text {PbF} _2 ⇌ \ text {Pb} ^ {2+} + 2 \ text {F} ^ -
Observera att de positiva och negativa laddningarna måste balansera på båda sidor. Observera även om bly har en +2-jonisering, har fluor −1. För att balansera laddningarna och ta hänsyn till antalet atomer för varje element multiplicerar du fluoriden på höger sida med koefficienten 2.
Formulera Ksp Ekvation
Leta upp löslighetsproduktens konstant för det ämne du är intresserad av. Kemiböcker och webbplatser har tabeller över joniska fasta ämnen och deras motsvarande löslighetsproduktkonstanter. För att följa exemplet med blyfluorid, K
sp är 3,7 × 10 −8. Denna siffra går till vänster om Ksp ekvation. På höger sida bryter du ut varje jon i hakparenteser. Observera att en polyatomisk jon skulle få sina egna fästen, du skiljer inte in den i enskilda element. För joner med koefficienter blir koefficienten en effekt, som i följande uttryck:\ text {K} _ \ text {sp} = 3,7 × 10 ^ {- 8} = [\ text {Pb} ^ {2 +}] [\ text {F} ^ -] ^ 2
Ersätt och lös
Ovanstående uttryck likställer löslighetsproduktens konstanta Ksp med de två upplösta jonerna men ger ännu inte koncentrationen. För att hitta koncentrationen, ersätt X med varje jon enligt följande:
\ text {K} _ \ text {sp} = 3,7 × 10 ^ {- 8} = (X) (X) ^ 2
Detta behandlar varje jon som åtskild, vilka båda har en koncentrationsmolaritet, och produkten av dessa molariteter är lika med Ksplösningsproduktens konstant. Den andra jonen (F) är dock annorlunda. Den har en koefficient på 2, vilket innebär att varje fluorid räknas separat. För att redogöra för detta efter bytet med X, placera koefficienten inom parentes:
\ text {K} _ \ text {sp} = 3,7 × 10 ^ {- 8} = (X) (2X) ^ 2
Lös nu för X:
\ börja {justeras} 3,7 × 10 ^ {- 8} & = (X) (4X ^ 2) \\ 3,7 × 10 ^ {- 8} & = 4X ^ 3 \\ X & = .0021 \ text {M} \ slut {justerad}
Detta är lösningskoncentrationen i mol per liter.
Bestäm upplöst belopp
För att hitta mängden löst ämne, multiplicera med liter vatten och multiplicera sedan med molmassan. Till exempel, om ditt ämne löstes i 500 ml vatten, 0,0021 mol per liter × 0,5 liter = 0,00105 mol. Från det periodiska systemet är den genomsnittliga atommassan av bly 207,2 och fluor är 19,00. Eftersom blyfluoridmolekylen har 2 fluoratomer, multiplicera dess massa med 2 för att få 38,00. Den totala molmassan av blyfluorid är då 245,20 gram per mol. Eftersom din lösning har 0,0021 mol upplöst ämne, 0,0021 mol × 245,20 gram per mol = 0,515 gram upplöst bly och fluorjoner.