Chemia dla niespecjalistów
Cele nauczania
- Zdefiniuj stałą iloczynu rozpuszczalności.
- Wykonaj obliczenia z wykorzystaniem stałych iloczynu rozpuszczalności.
Nie trzeba już ważyć
W pewnym okresie czasu, główną techniką analityczną była analiza grawimetryczna. Jon był wytrącany z roztworu, oczyszczany i ważony w celu określenia ilości tego jonu w oryginalnym materiale. Na przykład, pomiar Ca 2+ wymagał rozpuszczenia próbki w wodzie, wytrącenia wapnia w postaci szczawianu wapnia, oczyszczenia osadu, wysuszenia go i zważenia produktu końcowego. Chociaż takie podejście może być bardzo dokładne (masy atomowe wielu pierwiastków zostały określone w ten sposób), proces ten jest powolny, żmudny i podatny na wiele błędów w technice. Obecnie dostępne są nowsze metody, które mierzą śladowe ilości jonów wapnia w roztworze bez konieczności stosowania długiej i skomplikowanej metody grawimetrycznej.
Stała produktu rozpuszczalności
Związki jonowe mają bardzo różną rozpuszczalność. Chlorek sodu ma rozpuszczalność około 360 g na litr wody w 25°C. Sole metali alkalicznych mają tendencję do bycia dość dobrze rozpuszczalnymi. Na drugim końcu spektrum, rozpuszczalność wodorotlenku cynku jest tylko 4.2 × 10 -4 g/L wody w tej samej temperaturze. Wiele związków jonowych zawierających wodorotlenek jest stosunkowo nierozpuszczalnych.
Większość związków jonowych, które są uważane za nierozpuszczalne, nadal rozpuszcza się w niewielkim stopniu w wodzie. Te „głównie nierozpuszczalne” związki są uważane za silne elektrolity, ponieważ jakakolwiek część związku, która się rozpuściła również dysocjuje. Na przykład, chlorek srebra po dodaniu do wody dysocjuje w niewielkim stopniu na jony srebra i jony chlorkowe.
Proces ten zapisuje się jako równowagę, ponieważ dysocjacja zachodzi tylko w niewielkim stopniu. Dlatego można napisać wyrażenie równowagowe dla tego procesu. Należy pamiętać, że stały chlorek srebra nie ma zmiennego stężenia i dlatego nie jest uwzględniony w wyrażeniu.
Ta stała równowagi jest nazywana stałą iloczynu rozpuszczalności , 
i jest równa iloczynowi matematycznemu jonów, z których każdy jest podniesiony do potęgi współczynnika jonu w równaniu dysocjacji.
Stechiometria wzoru związku jonowego dyktuje postać wyrażenia 
. Na przykład wzór fosforanu wapnia to Ca 3 (PO 4 ) 2 . Równanie dysocjacji i wyrażenie są przedstawione poniżej:
W poniższej tabeli zestawiono stałe iloczynu rozpuszczalności dla niektórych powszechnie występujących prawie nierozpuszczalnych związków jonowych.
| Związek | |
Związek | |
| AgBr | 5.0 × 10 -13 | CuS | 8.0 × 10 -37 |
| AgCl | 1.8 × 10 -10 | Fe(OH) 2 | 7.9 × 10 -16 |
| Al(OH) 3 | 3.0 × 10 -34 | Mg(OH) 2 | 7.1 × 10 -12 |
| BaCO 3 | 5.0 × 10 -9 | PbCl 2 | 1.7 × 10 -5 |
| BaSO 4 | 1.1 × 10 -10 | PbCO 3 | 7.4 × 10 -14 |
| CaCO 3 | 4.5 × 10 -9 | PbI 2 | 7.1 × 10 -9 |
| Ca(OH) 2 | 6.5 × 10 -6 | PbSO 4 | 6.3 × 10 -7 |
| Ca 3 (PO 4 ) 2 | 1.2 × 10 -26 | Zn(OH) 2 | 3.0 × 10 -16 |
| CaSO 4 | 2.4 × 10 -5 | ZnS | 3.0 × 10 -23 |
Podsumowanie
- Stała produktu rozpuszczalności jest zdefiniowana.
- Zilustrowano obliczenia z wykorzystaniem stałych iloczynu rozpuszczalności.
Praktyka
Przeczytaj materiał zamieszczony pod poniższym linkiem i rozwiąż zadania znajdujące się na końcu lektury: http://www.tonywhiddon.org/lhs/apchemistry/studyguides/solubility/ksp.htm
Przegląd
- Co mówi nam ?
- Która z soli ołowiu wymienionych w powyższej tabeli jest najbardziej rozpuszczalna?
- Jaki jest wykładnik dla jonu w równaniu?