Indhold
I kemi har nogle ioniske faste stoffer lav opløselighed i vand. Noget af stoffet opløses, og der er en klump af fast materiale tilbage. For at beregne nøjagtigt hvor meget der opløses bruger du Ksp, opløselighedsproduktets konstante sammen med et ekspression afledt fra opløselighedsbalance-reaktionen for stoffet.
Formulér opløselighedsreaktion
Skriv den afbalancerede opløselighedsreaktionsligning for det stof, du er interesseret i. Dette er ligningen, der beskriver, hvad der sker, når de faste og opløste dele når ligevægt. For at tage et eksempel: blyfluorid, PbF2opløses i bly- og fluorioner under en reversibel reaktion:
PBF2 ⇌ Pb2+ + 2F-
Bemærk, at de positive og negative omkostninger skal afbalanceres på begge sider. Bemærk også, selv om bly har en +2-ionisering, har fluorid -1. For at afbalancere ladningerne og redegøre for antallet af atomer for hvert element multiplicerer du fluoridet på højre side med koefficienten 2.
Formulere Ksp-ligning
Slå op konstant opløselighedsproduktet for det stof, du er interesseret i. Kemiske bøger og websteder har tabeller med ioniske faste stoffer og deres tilsvarende opløselighedsproduktkonstanter. For at følge eksemplet med blyfluorid, Ksp er 3,7 x 10-8. Dette tal er på venstre side af Ksp ligning. På højre side bryder du hver ion ud i firkantede parenteser. Bemærk, at en polyatomisk ion får sine egne konsoller, du adskiller den ikke i individuelle elementer. For ioner med koefficienter bliver koefficienten en magt, som i følgende udtryk:
Ksp= 3,7 x 10-8 = 2
Erstat og løs
Ovenstående udtryk sidestiller opløselighedsproduktets konstante Ksp med de to opløste ioner, men giver endnu ikke koncentrationen. Udskift X for hver ion for at finde koncentrationen som følger:
Ksp= 3,7 x 10-8 = (X) (X)2
Dette behandler hver ion som distinkt, som begge har en koncentrationsmolaritet, og produktet af disse molariteter er lig Ksp, opløselighedsproduktets konstante. Den anden ion (F) er imidlertid forskellig. Det har en koefficient på 2, hvilket betyder, at hver fluorid tæller separat. For at redegøre for dette efter udskiftningen med X skal du sætte koefficienten inden i parentesen:
Ksp= 3,7 x 10-8 = (X) (2X)2
Løs nu for X:
3,7 x 10-8 = (X) (4X2)
3,7 x 10-8 = 4X3
X = 0,0021 M
Dette er opløsningskoncentrationen i mol pr. Liter.
Bestem det opløste beløb
For at finde mængden af det opløste stof skal du multiplicere med liter vand og derefter multiplicere med den molære masse. For eksempel, hvis dit stof opløses i 500 ml vand, er 0,0021 mol pr. Liter gange 0,5 liter lig med 0,00105 mol. Fra den periodiske tabel er den gennemsnitlige atommasse af bly 207,2 og fluor 19,00. Da blyfluoridmolekylet har 2 atomer fluor, ganges dens masse med 2 for at få 38,00. Den samlede molære masse af blyfluorid er derefter 245,20 gram pr. Mol. Da din opløsning har 0,0021 mol opløst stof, giver 0,0021 mol gange 245,20 gram pr. Mol 0,55 gram opløst bly og fluorioner.