Həllolma və Ksp: nə qədər həll olur və nə vaxt çöküntü əmələ gəlir

Həllolma hasili ifadəsinin yazılması

Az həll olan ion bərk maddəsi öz doymuş məhlulu ilə təmasda olduqda həllolma və çökmə bərabər sürətlərlə gedir. Kalsium flüorid üçün CaF₂(s) ⇌ Ca²⁺(aq) + 2 F⁻(aq) və tarazlıq sabiti Ksp = [Ca²⁺][F⁻]²-dir. Bərk maddə təmiz faza olduğu üçün ifadəyə daxil edilmir.

Hər ionun qatılığı həllolma tənliyindəki əmsalı qədər qüvvətə yüksəldilir. Gümüş xromat üçün, Ag₂CrO₄(s) ⇌ 2 Ag⁺(aq) + CrO₄²⁻(aq), Ksp = [Ag⁺]²[CrO₄²⁻]. Qurğuşun(II) yodid üçün Ksp = [Pb²⁺][I⁻]².

Molyar həllolma, s, bir litr doymuş məhlulda həll olan bərk maddənin mol sayıdır. O, Ksp ilə həllolmanın stexiometriyası vasitəsilə əlaqəlidir, buna görə Ksp və həllolma eyni ədəd deyil və müxtəlif formul tipli duzlar arasında birbaşa müqayisə edilə bilməz.

Ksp-dən molyar həllolmaya

Həll olunmuş nümunə 1. Əlavə J-də gümüş xloridin Ksp-si 1.6 × 10⁻¹⁰-dur. s mol/L həll olursa, [Ag⁺] = [Cl⁻] = s, buna görə Ksp = s². Onda s = √(1.6 × 10⁻¹⁰) = 1.3 × 10⁻⁵ M. M(AgCl) = 143.32 g/mol olduqda bu, litrə 1.8 × 10⁻³ g, yəni bir-iki milliqramdır.

Həll olunmuş nümunə 2. Kalsium flüoridin Ksp-si 4.0 × 10⁻¹¹-dir. s mol/L həll olursa, [Ca²⁺] = s və [F⁻] = 2s, buna görə Ksp = s(2s)² = 4s³. Onda s = (4.0 × 10⁻¹¹ / 4)-ün 1/3 qüvvəti = 2.2 × 10⁻⁴ M.

İkisini müqayisə edin. AgCl-in Ksp-si böyükdür, lakin CaF₂ litrdəki mol sayına görə təxminən 17 dəfə çox həll olur. Üst Ksp-nin həllolmaya necə uyğun gəldiyini dəyişir, buna görə həllolmanı Ksp-yə görə yalnız ion nisbəti eyni olan duzlar üçün sıralaya bilərsiniz.

• AgCl və ya CaCO₃ kimi 1:1 duzlar: Ksp = s².
• CaF₂, PbI₂ və ya Ag₂CrO₄ kimi 1:2 və ya 2:1 duzlar: Ksp = 4s³.
• Al(OH)₃ kimi 1:3 duzlar: Ksp = 27s⁴.

Ölçülmüş həllolmadan yenidən Ksp-yə

Hesablama əks istiqamətdə də aparılır. Tutaq ki, 25 °C-də qurğuşun(II) yodidin doymuş məhlulunun litrində 0.70 g həll olmuş PbI₂ olduğu müəyyən edilir. M(PbI₂) = 461.0 g/mol olduqda s = 0.70 / 461.0 = 1.52 × 10⁻³ M.

Həll olan hər PbI₂ bir Pb²⁺ və iki I⁻ verir, buna görə [Pb²⁺] = 1.52 × 10⁻³ M və [I⁻] = 3.04 × 10⁻³ M. Onda Ksp = (1.52 × 10⁻³)(3.04 × 10⁻³)² = 1.4 × 10⁻⁸; bu, Əlavə J-dəki qiymətlə uyğun gəlir. Burada iki səhv tez-tez olur. [I⁻]-dakı 2 əmsalını unutmaq Ksp-ni dörd dəfə kiçik edir. [I⁻]-ı kvadrata yüksəltməyi unutmaq isə ümumiyyətlə s-in səhv qüvvətini verir.

Ümumi ion əlavə etmək həllolmanı azaldır

Məhlulda artıq duzun ionlarından biri varsa, Le Şatelye prinsipi həllolma tarazlığını bərk maddəyə doğru geri itələyir. Bu, ümumi ion effektidir.

Həll olunmuş nümunə. AgCl-in 0.10 M NaCl-də həllolmasını tapın. İndi [Cl⁻] = 0.10 + s və s 0.10-un yanında çox kiçikdir, buna görə [Cl⁻] ≈ 0.10 M. Onda s = Ksp / [Cl⁻] = 1.6 × 10⁻¹⁰ / 0.10 = 1.6 × 10⁻⁹ M. Bu, təmiz sudakından təqribən 8,000 dəfə azdır və s 0.10 ilə müqayisədə açıq-aydın nəzərə alınmayacaq qədər kiçikdir, buna görə yaxınlaşma keçərlidir.

0.010 M NaF-də CaF₂ üçün [F⁻] ≈ 0.010 M və s = 4.0 × 10⁻¹¹ / (0.010)² = 4.0 × 10⁻⁷ M, yəni təmiz sudakından təxminən 540 dəfə az. Burada, Ksp ifadəsində olduğu kimi, flüorid qatılığını kvadrata yüksəltməyi unutmayın.

Çöküntü əmələ gələcəkmi? Q-nun Ksp ilə müqayisəsi

İki məhlulun qarışdırılmasının bərk maddə əmələ gətirib-gətirməyəcəyini proqnozlaşdırmaq üçün qarışdırmadan sonrakı qatılıqlardan ion hasili Q-nu hesablayın və onu Ksp ilə müqayisə edin. Q Ksp-dən böyükdürsə, məhlul ifrat doymuşdur və çöküntü əmələ gəlir. Q Ksp-dən kiçik və ya ona bərabərdirsə, bərk maddə əmələ gəlmir.

Həll olunmuş nümunə. 50.0 mL 0.0010 M Pb(NO₃)₂-ni 50.0 mL 0.0020 M KI ilə qarışdırın. Qarışdırma həcmi iki dəfə artırır, buna görə hər qatılıq yarıya enir: [Pb²⁺] = 5.0 × 10⁻⁴ M və [I⁻] = 1.0 × 10⁻³ M. Q = (5.0 × 10⁻⁴)(1.0 × 10⁻³)² = 5.0 × 10⁻¹⁰. Bu, Ksp = 1.4 × 10⁻⁸-dən aşağıdır, buna görə PbI₂ çökmür.

0.020 M KI ilə təkrarlayın. İndi qarışdırmadan sonra [I⁻] = 1.0 × 10⁻² M və Q = (5.0 × 10⁻⁴)(1.0 × 10⁻²)² = 5.0 × 10⁻⁸. Bu, Ksp-ni aşır, buna görə sarı PbI₂ əmələ gəlir. Qarışdırma zamanı durulaşmanı unutmaq bu məsələlərdə ən çox rast gəlinən səhvdir.

Seçici çökdürmə: ionların Ksp-yə görə ayrılması

İki ionun hər biri eyni reagentlə çökə bildikdə duzu reagentin daha aşağı qatılığını tələb edən ion birinci çökür. Bundan sonra yavaş-yavaş əlavə etmək onları ayıra bilər.

Həll olunmuş nümunə. Məhlulda həm Cl⁻, həm də CrO₄²⁻ 0.010 M-dir və Ag⁺ yavaş-yavaş əlavə edilir. AgCl [Ag⁺] = 1.6 × 10⁻¹⁰ / 0.010 = 1.6 × 10⁻⁸ M olduqda əmələ gəlməyə başlayır. Əlavə J-dən Ksp = 9.0 × 10⁻¹² olan Ag₂CrO₄ isə [Ag⁺]² × 0.010 = 9.0 × 10⁻¹² olduqda, yəni [Ag⁺] = 3.0 × 10⁻⁵ M olduqda əmələ gəlməyə başlayır. AgCl birinci çökür.

Qırmızı Ag₂CrO₄ görünənə qədər [Cl⁻] 1.6 × 10⁻¹⁰ / 3.0 × 10⁻⁵ = 5.3 × 10⁻⁶ M-ə düşür, buna görə xloridin yalnız təxminən 0.05 faizi məhlulda qalır. Bu kəskin rəng dəyişməsi xlorid üçün Mor titrləməsinin əsasıdır.

Bəzi duzlar niyə turşuda daha çox həll olur

Duzun anionu OH⁻, CO₃²⁻ və ya F⁻ kimi əsasdırsa, turşu əlavə etmək həmin anionu məhluldan çıxarır və həllolmanı irəli çəkir. Hidroksidlər və karbonatlar aşağı pH-da xeyli yaxşı həll olur. AgCl kimi güclü turşu anionlarının duzlarına bu cür təsir olmur.

Həll olunmuş nümunə. Maqnezium hidroksidin Ksp-si 8.9 × 10⁻¹²-dir. Təmiz suda Ksp = 4s³ s = 1.3 × 10⁻⁴ M və [OH⁻] = 2.6 × 10⁻⁴ M verir, buna görə doymuş məhlulun pH-ı 10.42-dir. Əgər bunun əvəzinə bufer pH-ı 9.00-da saxlayırsa, onda [OH⁻] = 1.0 × 10⁻⁵ M və s = 8.9 × 10⁻¹² / (1.0 × 10⁻⁵)² = 0.089 M, yəni təxminən 700 dəfə çox. Bu, buferin ayrılan hidroksidi udmaq üçün kifayət qədər tutuma malik olduğunu fərz edir.

Təqdim etməzdən əvvəl yoxlanılacaq Ksp səhvləri

Səhvlərin çoxu tarazlıq ideyasının özündən deyil, həllolmanın stexiometriyasından irəli gəlir. Həllolma tənliyini və onun altında s hədlərini yazmaq onların çoxunu aşkar edir.

• Üç və ya daha çox ion verən duz üçün Ksp-ni s²-yə bərabər götürmək.
• İonun qatılığını ikiqat artırıb ifadədə kvadrata yüksəltməmək və ya əksinə.
• Fərqli ion nisbətli duzlar arasında həllolmanı Ksp-yə görə sıralamaq.
• Qarışdırmadan sonra Q-nu hesablayarkən hər iki məhlulun durulaşmasını unutmaq.
• Artıq mövcud olan ümumi ionu nəzərə almamaq.
• Bərk maddəni Ksp ifadəsinə daxil etmək.