Innhold
I kjemi har noen ioniske faste stoffer lav løselighet i vann. Noe av stoffet løses opp, og det er igjen en klump med fast materiale. For å beregne nøyaktig hvor mye som løses opp, bruker du Ksp, løselighetsproduktets konstante, sammen med et uttrykk som er avledet fra løselighets likevektsreaksjonen for stoffet.
Formuler oppløselighetsreaksjon
Skriv den balanserte løselighetsreaksjonsligningen for stoffet du er interessert i. Dette er ligningen som beskriver hva som skjer når de faste og oppløste delene når likevekt. For å ta et eksempel, blyfluorid, PbF2, løses opp i bly- og fluorioner i en reversibel reaksjon:
PBF2 ⇌ Pb2+ + 2F-
Vær oppmerksom på at de positive og negative kostnadene må balansere på begge sider. Merk også at selv om bly har en + 2-ionisering, har fluor -1. For å balansere ladningene og gjøre rede for antall atomer for hvert element, multipliserer du fluor på høyre side med koeffisienten 2.
Formulere Ksp-ligning
Slå opp løselighetsproduktets konstant for stoffet du er interessert i. Kjemibøker og nettsteder har tabeller med ioniske faste stoffer og deres tilsvarende løselighetsproduktkonstanter. For å følge eksemplet med blyfluorid, Ksp er 3,7 x 10-8. Dette tallet går på venstre side av Ksp ligningen. På høyre side bryter du ut hvert ion i firkantede parenteser. Legg merke til at et polyatomisk ion får sine egne braketter, du skiller det ikke ut i individuelle elementer. For ionene med koeffisienter blir koeffisienten en kraft, som i følgende uttrykk:
Ksp= 3,7 x 10-8 = 2
Innbytter og Løs
Ovennevnte uttrykk tilsvarer løselighetsproduktets konstante Ksp med de to oppløste ionene, men gir foreløpig ikke konsentrasjonen. For å finne konsentrasjonen, erstatt X for hver ion, som følger:
Ksp= 3,7 x 10-8 = (X) (X)2
Dette behandler hvert ion som distinkt, som begge har en konsentrasjonsmolaritet, og produktet av disse molaritetene er lik Ksp, løselighetsproduktets konstante. Imidlertid er det andre ionet (F) annerledes. Den har en koeffisient på 2, noe som betyr at hvert fluorid teller hver for seg. For å redegjøre for dette etter substitusjonen med X, legg koeffisienten i parentesen:
Ksp= 3,7 x 10-8 = (X) (2X)2
Løs nå for X:
3,7 x 10-8 = (X) (4X2)
3,7 x 10-8 = 4X3
X = 0,0021 M
Dette er løsningskonsentrasjonen i mol per liter.
Bestem det oppløste beløpet
For å finne mengden av det oppløste stoffet, multipliser med liter vann og multipliser deretter med den molære massen. Hvis stoffet ditt for eksempel ble oppløst i 500 ml vann, tilsvarer 0,0021 mol per liter ganger 0,5 liter 0,00105 mol. Fra den periodiske tabellen er den gjennomsnittlige atommassen for bly 207,2 og fluor 19,00. Siden blyfluoridmolekylet har 2 atomer fluor, multipliserer du massen med 2 for å få 38,00. Den totale molmassen av blyfluorid er da 245,20 gram per mol. Siden løsningen har 0,0021 mol oppløst stoff, gir 0,0021 mol ganger 245,20 gram per mol 0,55 gram oppløst bly og fluoridioner.