Helînbarî û Ksp: çiqas dihele, û kengê dinişe

Nivîsandina vegotina hilbera helînbarîyê

Dema reqeke îyonî ya hinekî helînbar bi çareseriya xwe ya têr re di têkiliyê de ye, helîn û niştin bi lezên wekhev çêdibin. Ji bo flûorîda kalsiyûmê, CaF₂(s) ⇌ Ca²⁺(aq) + 2 F⁻(aq), û sabîta hevsengiyê Ksp = [Ca²⁺][F⁻]² e. Req tê derxistin ji ber ku fazeke paqij e.

Her tîrêjiya îyonê bi hêza hevberê wê di hevkêşeya helînê de tê bilindkirin. Ji bo kromata zîvê, Ag₂CrO₄(s) ⇌ 2 Ag⁺(aq) + CrO₄²⁻(aq), Ksp = [Ag⁺]²[CrO₄²⁻]. Ji bo îyodîda serb(II), Ksp = [Pb²⁺][I⁻]².

Helînbarîya molar, s, hejmara molên reqê ye ku ji bo her lîtreya çareseriya têr dihelin. Ew bi stoyîkîyometriya helînê bi Ksp ve girêdayî ye, ji ber vê yekê Ksp û helînbarî ne heman hejmar in û nikarin rasterast di navbera xwêyên bi cureyên formulê yên cuda de bêne berhevdan.

Ji Ksp bo helînbarîya molar

Mînaka çareserkirî 1. Klorîda zîvê di Pêveka J de Ksp = 1.6 × 10⁻¹⁰ heye. Heke s mol/L bihele, [Ag⁺] = [Cl⁻] = s, ji ber vê yekê Ksp = s². Wê demê s = √(1.6 × 10⁻¹⁰) = 1.3 × 10⁻⁵ M. Bi M(AgCl) = 143.32 g/mol, ev 1.8 × 10⁻³ g ji bo her lîtreyê ye, nêzîkî du mîlîgram.

Mînaka çareserkirî 2. Flûorîda kalsiyûmê Ksp = 4.0 × 10⁻¹¹ heye. Heke s mol/L bihele, [Ca²⁺] = s û [F⁻] = 2s, ji ber vê yekê Ksp = s(2s)² = 4s³. Wê demê s = (4.0 × 10⁻¹¹ / 4) bi hêza 1/3 = 2.2 × 10⁻⁴ M.

Her duyan bide ber hev. AgCl Ksp-ya mezintir heye, lê CaF₂ bi mol ji bo her lîtreyê nêzîkî 17 carî helînbartir e. Eksponent diguherîne ka Ksp çawa li helînbarîyê tê, ji ber vê yekê tu dikarî helînbarîyê bi Ksp tenê ji bo xwêyên bi heman nisbeta îyonan rêz bikî.

• Xwêyên 1:1 wekî AgCl an CaCO₃: Ksp = s².
• Xwêyên 1:2 an 2:1 wekî CaF₂, PbI₂ an Ag₂CrO₄: Ksp = 4s³.
• Xwêyên 1:3 wekî Al(OH)₃: Ksp = 27s⁴.

Ji helînbarîyeke pîvandî vegera bo Ksp

Hesab berovajî jî dixebite. Bifikire ku tê dîtin ku çareseriyeke têr a îyodîda serb(II) di 25 °C de ji bo her lîtreyê 0.70 g PbI₂ ya helandî dihewîne. Bi M(PbI₂) = 461.0 g/mol, s = 0.70 / 461.0 = 1.52 × 10⁻³ M.

Her PbI₂ ya ku dihele yek Pb²⁺ û du I⁻ dide, ji ber vê yekê [Pb²⁺] = 1.52 × 10⁻³ M û [I⁻] = 3.04 × 10⁻³ M. Wê demê Ksp = (1.52 × 10⁻³)(3.04 × 10⁻³)² = 1.4 × 10⁻⁸, ku bi nirxa Pêveka J re li hev tê. Du şaşî li vir berbelav in. Ji bîrkirina faktora 2 li ser [I⁻] Ksp çar carî pir piçûk dike. Ji bîrkirina çargoşekirina [I⁻] hêza s bi tevahî şaş dide.

Zêdekirina îyoneke hevbeş helînbarîyê ditepisîne

Heke çareserî jixwe yek ji îyonên xwêyê dihewîne, prensîba Le Chatelier hevsengiya helînê ber bi reqê ve paşve dike. Ev bandora îyona hevbeş e.

Mînaka çareserkirî. Helînbarîya AgCl di NaCl ya 0.10 M de bibîne. Niha [Cl⁻] = 0.10 + s, û s li gorî 0.10 pir piçûk e, ji ber vê yekê [Cl⁻] ≈ 0.10 M. Wê demê s = Ksp / [Cl⁻] = 1.6 × 10⁻¹⁰ / 0.10 = 1.6 × 10⁻⁹ M. Ev bi qasî 8,000 carî ji ya di ava paqij de nizmtir e, û s li gorî 0.10 bi eşkereyî îhmal e, ji ber vê yekê nêzîkbûn derbas dibe.

Ji bo CaF₂ di NaF ya 0.010 M de, [F⁻] ≈ 0.010 M û s = 4.0 × 10⁻¹¹ / (0.010)² = 4.0 × 10⁻⁷ M, nêzîkî 540 carî ji ya di ava paqij de nizmtir. Ji bîr neke ku li vir tîrêjiya flûorîdê çargoşe bikî, tam wekî di vegotina Ksp de.

Ma dê binişe? Berhevdana Q bi Ksp re

Ji bo pêşbînkirina ka tevlihevkirina du çareseriyan reqekê çêdike, hilbera îyonan Q ji tîrêjiyên piştî tevlihevkirinê hesab bike û wê bi Ksp re bide ber hev. Heke Q ji Ksp mezintir be, çareserî zêdetêr e û niştokek çêdibe. Heke Q ji Ksp kêmtir an wekhev be, tu req çênabe.

Mînaka çareserkirî. 50.0 mL Pb(NO₃)₂ ya 0.0010 M bi 50.0 mL KI ya 0.0020 M re tevlihev bike. Tevlihevkirin hecmê du carî dike, ji ber vê yekê her tîrêjî nîv dibe: [Pb²⁺] = 5.0 × 10⁻⁴ M û [I⁻] = 1.0 × 10⁻³ M. Q = (5.0 × 10⁻⁴)(1.0 × 10⁻³)² = 5.0 × 10⁻¹⁰. Ev di bin Ksp = 1.4 × 10⁻⁸ de ye, ji ber vê yekê tu PbI₂ nanişe.

Bi KI ya 0.020 M dubare bike. Niha piştî tevlihevkirinê [I⁻] = 1.0 × 10⁻² M û Q = (5.0 × 10⁻⁴)(1.0 × 10⁻²)² = 5.0 × 10⁻⁸. Ev ji Ksp derbas dibe, ji ber vê yekê PbI₂ ya zer çêdibe. Ji bîrkirina tenikbûnê di dema tevlihevkirinê de xeletiya herî berbelav e di van pirsgirêkan de.

Niştina hilbijartî: veqetandina îyonan bi Ksp

Dema du îyon her yek dikarin bi heman reagentê re binişin, ya ku xwêya wê tîrêjiya reagentê ya nizmtir hewce dike pêşî dinişe. Zêdekirina hêdî paşê dikare wan ji hev veqetîne.

Mînaka çareserkirî. Çareseriyek hem di Cl⁻ û hem di CrO₄²⁻ de 0.010 M e, û Ag⁺ hêdî hêdî tê zêdekirin. AgCl dest bi çêbûnê dike dema [Ag⁺] = 1.6 × 10⁻¹⁰ / 0.010 = 1.6 × 10⁻⁸ M. Ag₂CrO₄, bi Ksp = 9.0 × 10⁻¹² ji Pêveka J, dest bi çêbûnê dike dema [Ag⁺]² × 0.010 = 9.0 × 10⁻¹², ji ber vê yekê [Ag⁺] = 3.0 × 10⁻⁵ M. AgCl pêşî dinişe.

Heta ku Ag₂CrO₄ ya sor xuya dibe, [Cl⁻] daketiye 1.6 × 10⁻¹⁰ / 3.0 × 10⁻⁵ = 5.3 × 10⁻⁶ M, ji ber vê yekê tenê nêzîkî 0.05 ji sedî ya klorîdê di çareseriyê de dimîne. Ew guherîna rengê ya tûj bingeha titrasyona Mohr ji bo klorîdê ye.

Çima hin xwê di asîdê de bêtir dihelin

Heke anyona xwêyekê baz be, wekî OH⁻, CO₃²⁻ an F⁻, zêdekirina asîdê wê anyonê ji çareseriyê radike û helînê ber bi pêş ve dikişîne. Hîdroksîd û karbonat di pH-ya nizm de pir baştir dihelin. Xwêyên anyonên asîdên xurt, wekî AgCl, bi vî awayî bandor nabin.

Mînaka çareserkirî. Hîdroksîda magnezyûmê Ksp = 8.9 × 10⁻¹² heye. Di ava paqij de, ji Ksp = 4s³ derdikeve ku s = 1.3 × 10⁻⁴ M û [OH⁻] = 2.6 × 10⁻⁴ M, ji ber vê yekê çareseriyeke têr pH 10.42 heye. Heke li şûna wê tamponek pH li 9.00 bigire, wê demê [OH⁻] = 1.0 × 10⁻⁵ M û s = 8.9 × 10⁻¹² / (1.0 × 10⁻⁵)² = 0.089 M, hema hema 700 carî zêdetir. Ev texmîn dike ku tampon têra xwe kapasîte heye ku hîdroksîda azadkirî bikişîne.

Xeletiyên Ksp ku divê berî şandinê kontrol bikî

Piraniya xeletiyan ji stoyîkîyometriya helînê têne, ne ji fikra hevsengiyê bi xwe. Nivîsandina hevkêşeya helînê û termên s di binê wê de piraniya wan digire.

• Danîna Ksp wekhev bi s² ji bo xwêyeke ku sê an zêdetir îyonan azad dike.
• Du carîkirina tîrêjiya îyonekê lê çargoşenekirina wê di vegotinê de, an berovajî.
• Rêzkirina helînbarîyê bi Ksp di navbera xwêyên bi nisbetên îyonan ên cuda de.
• Ji bîrkirina tenikkirina her du çareseriyan dema hesabkirina Q piştî tevlihevkirinê.
• Paşguhkirina îyoneke hevbeş ku jixwe heye.
• Tevlîkirina reqê di vegotina Ksp de.