У хімії деякі іонні тверді речовини мають низьку розчинність у воді. Частина речовини розчиняється, а грудка твердого матеріалу залишається. Щоб точно розрахувати, скільки розчиняється, ви використовуєте Ksp, константа продукту розчинності разом із виразом, отриманим із реакції рівноваги розчинності речовини.
Реакція розчинності рецептури
Напишіть рівняння збалансованої реакції розчинності для речовини, яка вас цікавить. Це рівняння, яке описує, що відбувається, коли тверда і розчинена частини досягають рівноваги. Для прикладу, фторид свинцю, PbF2, розчиняється в іонах свинцю та фтору в оборотній реакції:
\ text {PbF} _2 ⇌ \ text {Pb} ^ {2+} + 2 \ text {F} ^ -
Зверніть увагу, що позитивні та негативні заряди повинні балансувати з обох сторін. Також зверніть увагу, що хоча свинець має іонізацію +2, фтор має −1. Щоб збалансувати заряди і врахувати кількість атомів для кожного елемента, помножте фтор з правого боку на коефіцієнт 2.
Сформулюйте Кsp Рівняння
Знайдіть константу продукту розчинності речовини, яка вас цікавить. У книгах з хімії та на веб-сайтах є таблиці іонних твердих речовин та відповідні їм константи продукту розчинності. Наслідуючи приклад фториду свинцю, K
sp становить 3,7 × 10 −8. Ця цифра йде з лівого боку від Кsp рівняння. Праворуч ви розбиваєте кожен іон у квадратні дужки. Зверніть увагу, що багатоатомний іон отримає власні дужки, ви не розділяєте його на окремі елементи. Для іонів з коефіцієнтами коефіцієнт стає степенем, як у наступному виразі:\ text {K} _ \ text {sp} = 3,7 × 10 ^ {- 8} = [\ text {Pb} ^ {2 +}] [\ text {F} ^ -] ^ 2
Підставляй і розв’язуй
Наведений вище вираз порівнює константу продукту розчинності Ksp з двома розчиненими іонами, але ще не забезпечує концентрацію. Щоб знайти концентрацію, підставляйте X для кожного іона наступним чином:
\ text {K} _ \ text {sp} = 3,7 × 10 ^ {- 8} = (X) (X) ^ 2
Це розглядає кожен іон як відмінний, обидва з яких мають концентраційну молярність, а добуток цих молярностей дорівнює Ksp, константа продукту розчинності. Однак другий іон (F) відрізняється. Він має коефіцієнт 2, що означає, що кожен іон фтору розраховується окремо. Щоб врахувати це після заміни на X, поставте коефіцієнт всередину дужок:
\ text {K} _ \ text {sp} = 3,7 × 10 ^ {- 8} = (X) (2X) ^ 2
Тепер вирішимо для X:
\ початок {вирівнювання} 3,7 × 10 ^ {- 8} & = (X) (4X ^ 2) \\ 3,7 × 10 ^ {- 8} & = 4X ^ 3 \\ X & = .0021 \ text {M} \ end {вирівняно}
Це концентрація розчину в молях на літр.
Визначити розчинену суму
Щоб знайти кількість розчиненої речовини, помножте на літри води, а потім помножте на молярну масу. Наприклад, якщо ваша речовина розчиняється у 500 мл води, 0,0021 моля на літр × 0,5 літра = 0,00105 моля. З періодичної таблиці середня атомна маса свинцю становить 207,2, а фтору - 19,00. Оскільки молекула фториду свинцю має 2 атоми фтору, помножте його масу на 2, щоб отримати 38,00. Тоді загальна мольна маса фториду свинцю становить 245,20 грам на моль. Оскільки у вашому розчині 0,0021 моль розчиненої речовини, 0,0021 моль × 245,20 г на моль = 0,515 г розчинених іонів свинцю та фтору.
