Determinați solubilitatea

În chimie, solubilitatea este utilizată pentru a descrie proprietățile unui solid care se amestecă și se dizolvă complet într-un lichid fără a lăsa particule nedizolvate. Doar compușii ionici (încărcați) sunt solubili. În scopuri practice, amintirea câtorva reguli sau consultarea unei liste de reguli este suficientă pentru a vă spune dacă majoritatea compușilor ionici rămân fixați atunci când sunt amestecați cu apă sau că o cantitate semnificativă se va dizolva. În realitate, un număr de molecule se va dizolva, chiar dacă nu vedeți nicio modificare, deci va trebui să știți cum să calculați această sumă pentru experimente precise.

conținut

Pași
Metoda 1utilizați reguli rapide
Metoda 2calcularea solubilității ksp
Accesorii
Sfaturi
Avertismente

pași

Metoda 1
Utilizați reguli rapide

Imaginea cu titlul Determinați solubilitatea Pasul 1

Aflați mai multe despre compușii de ioni. Fiecare atom are în mod normal un număr de electroni, dar uneori primesc un electron suplimentar sau o pierde. Rezultatul este unul ion cu o încărcătură electrică. Când un ion cu o sarcină negativă (un electron suplimentar) întâlnește un ion cu o sarcină pozitivă (un electron lipsește), ele formează o conexiune împreună cu capetele negative și pozitive ale doi magneți. Rezultatul este o legătură ionică.

Se numesc ioni cu sarcină negativă anioni, și ioni cu încărcătură pozitivă cationi.
În mod normal, numărul de electroni dintr-un atom este egal cu numărul de protoni, încărcările electrice fiind în echilibru.

Imaginea cu titlul Determinarea solubilității Pasul 2

Știți ce înseamnă solubilitatea. Molecule de apă (H₂O) au o structură neobișnuită cu care se comportă exact ca un magnet: un capăt are o sarcină pozitivă, în timp ce celălalt capăt este încărcat negativ. Când amestecați o legătură ionică cu apa, acești "magneți de apă" se vor aduna în jurul ei și vor încerca să tragă ionii pozitivi și negativi în afară. Unele legături ionice nu stau foarte strâns împreună dizolvabile, deoarece apa va sparge legătura și o va dizolva. Alte substanțe compuse au legături mai puternice și sunt nu este solubil, deoarece pot rămâne împreună, în ciuda moleculelor de apă.

Unii compuși au legături interne care sunt similare în raport cu atractivitatea apei. Aceste substanțe sunt moderat solubil, deoarece o parte considerabilă a legăturilor (dar nu toate) va fi trasă în afară.

Imaginea cu titlul Determinarea solubilității Pasul 3

Studiați regulile de solubilitate. Deoarece interacțiunile dintre atomi sunt destul de complexe, nu este întotdeauna intuitiv ce compuși sunt solubili și insolubili. Localizați primul ion din compus în lista de mai jos, pentru a afla cum se comportă de obicei, apoi verificați excepțiile pentru a vă asigura că al doilea ion nu interacționează neobișnuit.

De exemplu, pentru clorura de stronțiu (SrCl₂), căutați Sr sau Cl în pașii îndrăzneți indicați mai jos. Cl este "mai mult solubil", deci verificați mai jos pentru excepții. Sr nu este indicat ca o excepție, așa că trebuie să fie necesar SrCl₂ să fie solubil.

Cele mai comune excepții de la fiecare linie sunt sub ea. Există și alte excepții, dar probabil că nu le veți întâlni într-o clasă sau laborator de chimie convențională.

Imaginea cu titlul Determinarea solubilității Pasul 4

Compușii sunt solubili când conțin metale alcaline, incluzând Li⁺, după⁺, K⁺, rb⁺ și Cs⁺. Acest lucru se mai numește și elementele din grupul IA: litiu, sodiu, potasiu, rubidiu și cesiu. Aproape fiecare compus cu unul dintre acești ioni este solubil.

excepție: Li₃PO₄ nu este solubilă.

Imaginea cu titlul Determinarea solubilității Pasul 5

Conexiuni cu nr₃^-, C₂H₃O₂^-, NU₂^-, ClO₃^- și ClO₄^- sunt solubile. Acestea sunt nitrați, acetați, nitriți, clorați și, respectiv, ioni de perclorat. Rețineți că acetatul este adesea abreviat cu OAc.

excepții: Ag (OAc) (acetat de argint) și Hg (OAc)₂ (acetat de mercur) nu sunt solubile.

AgNC₂^- și KCIO₄^- sunt doar "parțial solubile".

Imaginea cu titlul Determinarea solubilității Pasul 6

conexiuni cu Cl^-, br^- și eu^- sunt de obicei solubile. Clorurile, bromurile și iodurile aproape întotdeauna formează compuși solubili, numiți și sărurile de halogen.

excepție: Dacă unul dintre aceștia face o legătură cu ioni de argint (Ag⁺), mercur (Hg₂²⁺) sau plumb (Pb²⁺), atunci rezultatul nu este solubil. Același lucru se aplică și compușilor mai puțin obișnuiți cu cupru (Cu⁺) și taliu (Tl⁺).

Imaginea intitulă Determinați solubilitatea Pasul 7

Conexiuni cu SO₄^2- sunt de obicei solubile. Ionul sulfat formează de obicei compuși solubili, dar există câteva excepții.

excepții: Ionul sulfat formează compuși insolubili cu următorii ioni: stronțiul Sr²⁺, bariu Ba²⁺, conduce Pb²⁺, argint Ag⁺, calciu Ca²⁺, radium Ra²⁺ și argint diatom Ag₂²⁺. Rețineți că sulfatul de argint și sulfatul de calciu se dizolvă doar suficient pentru a fi denumite uneori moderat solubile.

Imaginea cu titlul Determinarea solubilității Pasul 8

Compuși cu OH^- sau S^2- nu sunt solubile. Acestea sunt ionii de hidroxid și de sulfură respectiv.

excepții: Încă mai cunoașteți metalele alcaline (grupa I-A) și cât de mult nu formează compuși solubili? Li⁺, după⁺, K⁺, rb⁺ și Cs⁺ toate formează compuși solubili cu ioni de hidroxid sau de sulfură. În plus, hidroxidul formează săruri solubile cu ioni de metale alcalino-pământoase (grupa II-A): calciu Ca²⁺, stronțiu Sr²⁺ și bariu Ba²⁺. Rețineți că compușii de hidroxid cu pământ alcalin au doar molecule suficiente pentru a rămâne împreună, uneori fiind considerați "slab solubili".

Imaginea intitulă Determinați solubilitatea Pasul 9

Conexiuni cu CO₃^2- sau PO₄^3- nu sunt solubile. Verificați ultima oară pentru ionii de carbonat și fosfat și ar trebui să știți ce să așteptați de la conexiune.

excepții: Acești ioni formează compuși solubili cu substanțele obișnuite, metalele alcaline Li⁺, după⁺, K⁺, rb⁺ și Cs⁺, precum și cu amoniu NH₄⁺.

Metoda 2
Calcularea solubilității K_sp

Imaginea cu titlul Determinarea solubilității Pasul 10

Găsiți produsul de solubilitate al constantei K_sp. Această constanță este diferită pentru fiecare conexiune, deci va trebui să căutați acest lucru într-un tabel din manualul dvs. sau on-line. Deoarece aceste valori sunt determinate experimental, ele pot varia foarte mult de la o tabelă la alta, deci este mai bine să începeți din tabelul din manual, dacă există unul. Dacă nu se specifică altfel, majoritatea tabelelor vor presupune o temperatură ambiantă de 25 ° C.

De exemplu, dacă doriți să rezolvați iodura de plumb (PbI₂), apoi se observă constanta de echilibru a produsului de solubilitate. Utilizați un tabel bilbo.chm.uri.edu, apoi folosiți constanta 7,1 × 10^-9.

Imaginea cu titlul Determinarea solubilității Pasul 11

Mai întâi scrieți ecuația chimică. Mai întâi determinați modul în care compusul se împarte în ioni atunci când se dizolvă. Scrieți o ecuație cu K acum_sp pe de o parte, și ionii individuali, pe de altă parte.

De exemplu, o moleculă de PbI₂ se împarte în ionii Pb²⁺, eu^- și un altul^- (trebuie doar să știți sau să căutați încărcarea unui ion, deoarece știți că conexiunea totală are întotdeauna o taxă neutră).

Se înregistrează ecuația 7,1 × 10^-9 = [Pb²⁺] [I^-]²

Imaginea cu titlul Determinarea solubilității Pasul 12

Reglați ecuația utilizării variabilelor. Rescrieți ecuația ca o problemă cu o singură algebră, utilizând cunoștințele despre numărul de molecule sau ioni. Setați x egal cu cantitatea de substanță care se va dizolva și rescrieți variabilele ca numere ale fiecărui ion în termeni de x.

În exemplul nostru, rescriem 7.1 × 10^-9 = [Pb²⁺] [I^-]²

Deoarece există doar un ion de plumb (Pb²⁺) în compus, numărul de molecule compuse dizolvate va fi egal cu numărul de ioni de plumb liberi. Deci, putem [Pb²⁺] înlocuit cu x.

Deoarece există doi ioni de iod (I^-) pentru fiecare ion de plumb, putem seta numărul de atomi de iod la 2x.

Ecuația acum citește 7,1 × 10^-9 = (x) (2x)²

Imaginea cu titlul Determinarea solubilității Pasul 13

Luați în considerare ionii obișnuiți, dacă sunt prezenți. Treceți peste acest pas când dizolvați compusul în apă pură. Dacă compusul este dizolvat într-o soluție care conține deja unul sau mai mulți ioni constituenți (un "ion comun"), atunci solubilitatea este redusă considerabil. Efectul ionilor obișnuiți este cel mai izbitor în compușii care sunt în cea mai mare parte insolubili și în aceste cazuri se poate presupune că marea majoritate a ionilor la echilibru provine din ionul deja prezent în soluție. Rescrieți ecuația cu concentrația molară cunoscută (moli pe litru sau M) a ionilor deja prezenți în soluție, pentru a înlocui valoarea lui x pe care ați folosit-o pentru acel ion.

De exemplu, dacă compusul nostru de plumb-iod a fost dizolvat într-o soluție cu clorură de plumb 0,2 M (PbCl₂), putem rescrie ecuația ca 7.1 × 10^-9 = (0,2M + x) (2x)². Și apoi, deoarece 0.2M este mult mai mare decât x, putem rescrie în siguranță acest lucru ca 7.1 × 10^-9 = (0,2M) (2x)².

Imaginea cu titlul Determinarea solubilității Pasul 14

Rezolvați ecuația. Rezolva x și știți cât de solubil este compusul. Din cauza modului în care este definită constanta de solubilitate, răspunsul dvs. va fi afișat ca numărul de moli ai compusului dizolvat pe litru de apă. Este posibil să aveți nevoie de un calculator pentru a găsi răspunsul final.

Următoarele se aplică solubilității în apă pură, nu cu ioni obișnuiți.

7,1 × 10^-9 = (x) (2x)²

7,1 × 10^-9 = (x) (4x²)

7,1 × 10^-9 = 4x³

(7,1 x 10^-9) ÷ 4 = x³

x = ∛ ((7,1 × 10^-9) ÷ 4)

x = 1,2 x 10^-3 molii pe litru se vor dizolva. Aceasta este o cantitate foarte mică, deci știți că acest compus este în principiu slab solubil.

accesorii

Tabel cu constante pentru produsele de solubilitate (K_sp) pentru conexiuni.

sfaturi

Dacă aveți date din experimente despre măsura în care un compus a fost rezolvat, puteți utiliza aceeași ecuație pentru a rezolva constanta de solubilitate K_sp.

avertismente

Nu există o definiție general acceptată a acestor termeni, dar chimiștii sunt de acord cu majoritatea compușilor. Unele cazuri de margine cu privire la compușii cu o proporție substanțială de molecule dizolvate și nedizolvate pot fi descrise cu diferite tabele de solubilitate.
Unele manuale vechi dau NH₄OH din nou ca o compoziție solubilă. Acest lucru este în mod incorect cantități mici de NH₄⁺ și OH^- se pot observa ioni, dar nu pot fi izolați pentru a forma un compus.

Distribuiți pe rețelele sociale:

înrudit