Solubility ug Ksp: Pila ang Matunaw, ug Kanus-a Kini Mo-precipitate

Pagsulat sa solubility product nga expression

Kung ang gamay ra og solubility nga ionic nga solid nakatandog sa saturated nga solusyon niini, ang pagkatunaw ug pag-precipitate mahitabo sa parehas nga rate. Alang sa calcium fluoride, CaF₂(s) ⇌ Ca²⁺(aq) + 2 F⁻(aq), ug ang equilibrium constant mao ang Ksp = [Ca²⁺][F⁻]². Wala iapil ang solid tungod kay kini usa ka putli nga phase.

Ang matag konsentrasyon sa ion gipataas sa gahum sa coefficient niini sa dissolution nga equation. Alang sa silver chromate, Ag₂CrO₄(s) ⇌ 2 Ag⁺(aq) + CrO₄²⁻(aq), Ksp = [Ag⁺]²[CrO₄²⁻]. Alang sa lead(II) iodide, Ksp = [Pb²⁺][I⁻]².

Ang molar solubility, s, mao ang gidaghanon sa mga mole sa solid nga matunaw matag litro sa saturated nga solusyon. Nalambigit kini sa Ksp pinaagi sa stoichiometry sa dissolution, busa ang Ksp ug ang solubility dili parehas nga numero ug dili direkta nga matandi tali sa mga asin nga lain-lain og matang sa formula.

Gikan sa Ksp ngadto sa molar solubility

Nasulbad nga ehemplo 1. Ang silver chloride adunay Ksp = 1.6 × 10⁻¹⁰ sa Appendix J. Kung s mol/L ang matunaw, [Ag⁺] = [Cl⁻] = s, busa Ksp = s². Dayon s = √(1.6 × 10⁻¹⁰) = 1.3 × 10⁻⁵ M. Uban sa M(AgCl) = 143.32 g/mol, kana 1.8 × 10⁻³ g matag litro, pipila ka milligram.

Nasulbad nga ehemplo 2. Ang calcium fluoride adunay Ksp = 4.0 × 10⁻¹¹. Kung s mol/L ang matunaw, [Ca²⁺] = s ug [F⁻] = 2s, busa Ksp = s(2s)² = 4s³. Dayon s = (4.0 × 10⁻¹¹ / 4) nga gipataas sa gahum nga 1/3 = 2.2 × 10⁻⁴ M.

Itandi ang duha. Ang AgCl adunay mas dako nga Ksp, apan ang CaF₂ mga 17 ka pilo nga mas soluble sa mga mole matag litro. Ang exponent mousab kung giunsa pagkadugtong sa Ksp sa solubility, busa mahimo nimong i-ranggo ang solubility pinaagi sa Ksp alang lamang sa mga asin nga adunay parehas nga ratio sa ion.

• 1:1 nga mga asin sama sa AgCl o CaCO₃: Ksp = s².
• 1:2 o 2:1 nga mga asin sama sa CaF₂, PbI₂ o Ag₂CrO₄: Ksp = 4s³.
• 1:3 nga mga asin sama sa Al(OH)₃: Ksp = 27s⁴.

Gikan sa gisukod nga solubility balik ngadto sa Ksp

Ang kalkulasyon modagan usab sa pikas nga direksyon. Ibutang nga ang saturated nga solusyon sa lead(II) iodide sa 25 °C nakit-an nga adunay 0.70 g nga natunaw nga PbI₂ matag litro. Uban sa M(PbI₂) = 461.0 g/mol, s = 0.70 / 461.0 = 1.52 × 10⁻³ M.

Ang matag PbI₂ nga matunaw mohatag og usa ka Pb²⁺ ug duha ka I⁻, busa [Pb²⁺] = 1.52 × 10⁻³ M ug [I⁻] = 3.04 × 10⁻³ M. Dayon Ksp = (1.52 × 10⁻³)(3.04 × 10⁻³)² = 1.4 × 10⁻⁸, nga mouyon sa bili sa Appendix J. Duha ka sayop ang komon dinhi. Ang pagkalimot sa factor nga 2 sa [I⁻] maghimo sa Ksp nga upat ka pilo nga gamay ra kaayo. Ang pagkalimot sa pag-square sa [I⁻] mohatag og sayop nga gahum sa s sa hingpit.

Ang pagdugang og common ion mopugong sa solubility

Kung ang solusyon aduna nay usa sa mga ion sa asin, ang prinsipyo ni Le Chatelier moduso sa dissolution equilibrium pabalik paingon sa solid. Kini ang common-ion effect.

Nasulbad nga ehemplo. Pangitaa ang solubility sa AgCl sa 0.10 M nga NaCl. Karon [Cl⁻] = 0.10 + s, ug ang s gamay kaayo kon itandi sa 0.10, busa [Cl⁻] ≈ 0.10 M. Dayon s = Ksp / [Cl⁻] = 1.6 × 10⁻¹⁰ / 0.10 = 1.6 × 10⁻⁹ M. Kana gibana-bana nga 8,000 ka pilo nga mas ubos kaysa sa putli nga tubig, ug ang s klaro nga mabalewala kon itandi sa 0.10, busa molihok ang pagbanabana.

Alang sa CaF₂ sa 0.010 M nga NaF, [F⁻] ≈ 0.010 M ug s = 4.0 × 10⁻¹¹ / (0.010)² = 4.0 × 10⁻⁷ M, mga 540 ka pilo nga mas ubos kaysa sa putli nga tubig. Hinumdomi ang pag-square sa konsentrasyon sa fluoride dinhi, sama sa Ksp nga expression.

Mo-precipitate ba kini? Pagtandi sa Q ug Ksp

Aron tagnaon kung ang pagsagol sa duha ka solusyon mohimo og solid, kuwentaha ang ion product nga Q gikan sa mga konsentrasyon human sa pagsagol ug itandi kini sa Ksp. Kung ang Q mas dako kaysa Ksp, ang solusyon supersaturated ug maporma ang precipitate. Kung ang Q mas gamay o parehas sa Ksp, walay solid nga maporma.

Nasulbad nga ehemplo. Sagola ang 50.0 mL sa 0.0010 M nga Pb(NO₃)₂ uban ang 50.0 mL sa 0.0020 M nga KI. Ang pagsagol modoble sa volume, busa ang matag konsentrasyon matunga: [Pb²⁺] = 5.0 × 10⁻⁴ M ug [I⁻] = 1.0 × 10⁻³ M. Q = (5.0 × 10⁻⁴)(1.0 × 10⁻³)² = 5.0 × 10⁻¹⁰. Ubos kana sa Ksp = 1.4 × 10⁻⁸, busa walay PbI₂ nga mo-precipitate.

Balika uban ang 0.020 M nga KI. Karon [I⁻] = 1.0 × 10⁻² M human sa pagsagol ug Q = (5.0 × 10⁻⁴)(1.0 × 10⁻²)² = 5.0 × 10⁻⁸. Molapas kana sa Ksp, busa maporma ang dalag nga PbI₂. Ang pagkalimot sa dilution sa pagsagol mao ang labing komon nga sayop niini nga mga problema.

Selective precipitation: pagbulag sa mga ion pinaagi sa Ksp

Kung ang duha ka ion makahimo sa matag usa nga mo-precipitate uban ang parehas nga reagent, ang usa kansang asin nanginahanglan og mas ubos nga konsentrasyon sa reagent mao ang una nga mo-precipitate. Ang hinay nga pagdugang makabulag dayon kanila.

Nasulbad nga ehemplo. Ang solusyon 0.010 M sa Cl⁻ ug CrO₄²⁻, ug hinay-hinay nga gidugang ang Ag⁺. Ang AgCl magsugod sa pagporma kung [Ag⁺] = 1.6 × 10⁻¹⁰ / 0.010 = 1.6 × 10⁻⁸ M. Ang Ag₂CrO₄, nga adunay Ksp = 9.0 × 10⁻¹² gikan sa Appendix J, magsugod sa pagporma kung [Ag⁺]² × 0.010 = 9.0 × 10⁻¹², busa [Ag⁺] = 3.0 × 10⁻⁵ M. Ang AgCl ang unang mo-precipitate.

Sa panahon nga makita ang pula nga Ag₂CrO₄, ang [Cl⁻] mius-os na ngadto sa 1.6 × 10⁻¹⁰ / 3.0 × 10⁻⁵ = 5.3 × 10⁻⁶ M, busa mga 0.05 porsyento lamang sa chloride ang nahabilin sa solusyon. Kana nga kalit nga kausaban sa kolor mao ang basehan sa Mohr titration alang sa chloride.

Nganong ang pipila ka asin mas matunaw sa acid

Kung ang anion sa asin usa ka base, sama sa OH⁻, CO₃²⁻ o F⁻, ang pagdugang og acid mokuha niana nga anion gikan sa solusyon ug mobira sa dissolution paingon sa forward. Ang mga hydroxide ug carbonate mas maayo kaayo nga matunaw sa ubos nga pH. Ang mga asin sa anion sa lig-on nga acid, sama sa AgCl, dili maapektuhan niini nga paagi.

Nasulbad nga ehemplo. Ang magnesium hydroxide adunay Ksp = 8.9 × 10⁻¹². Sa putli nga tubig, ang Ksp = 4s³ mohatag og s = 1.3 × 10⁻⁴ M ug [OH⁻] = 2.6 × 10⁻⁴ M, busa ang saturated nga solusyon adunay pH 10.42. Kung ang buffer hinuon mopabilin sa pH sa 9.00, dayon [OH⁻] = 1.0 × 10⁻⁵ M ug s = 8.9 × 10⁻¹² / (1.0 × 10⁻⁵)² = 0.089 M, halos 700 ka pilo nga mas daghan. Nagtuo kini nga ang buffer adunay igo nga capacity aron masuhop ang hydroxide nga gibuhian.

Mga sayop sa Ksp nga susihon sa dili pa nimo isumite

Kadaghanan sa mga sayop gikan sa stoichiometry sa dissolution, dili gikan sa ideya sa equilibrium mismo. Ang pagsulat sa dissolution nga equation ug sa mga s nga termino sa ilalom niini makadakop sa kadaghanan niini.

• Pagbutang sa Ksp nga parehas sa s² alang sa asin nga mobuhi og tulo o labaw pa nga mga ion.
• Pagdoble sa konsentrasyon sa ion apan wala kini i-square sa expression, o ang baligtad.
• Pag-ranggo sa solubility pinaagi sa Ksp tali sa mga asin nga lain-lain og ratio sa ion.
• Pagkalimot sa pag-dilute sa duha ka solusyon sa pagkuwenta sa Q human sa pagsagol.
• Pagbalewala sa common ion nga anaa na.
• Paglakip sa solid sa Ksp nga expression.