Эригичтик жана Ksp: канчасы эрийт жана качан чөкмө түшөт

Эригичтик көбөйтүндүсүнүн туюнтмасын жазуу

Начар эрүүчү иондук катуу зат өзүнүн каныккан эритмеси менен тийишип турганда эрүү жана чөгүү бирдей ылдамдыкта жүрөт. Кальций фториди үчүн CaF₂(s) ⇌ Ca²⁺(aq) + 2 F⁻(aq), ал эми тең салмактуулук константасы Ksp = [Ca²⁺][F⁻]². Катуу зат кошулбайт, анткени ал таза фаза.

Ар бир иондун концентрациясы эрүү теңдемесиндеги өзүнүн коэффициентине барабар даражага көтөрүлөт. Күмүш хроматы үчүн, Ag₂CrO₄(s) ⇌ 2 Ag⁺(aq) + CrO₄²⁻(aq), Ksp = [Ag⁺]²[CrO₄²⁻]. Коргошун(II) иодиди үчүн Ksp = [Pb²⁺][I⁻]².

Молярдык эригичтик, s, — каныккан эритменин бир литринде эриген катуу заттын мольдорунун саны. Ал Ksp менен эрүүнүн стехиометриясы аркылуу байланышкан, ошондуктан Ksp жана эригичтик бир эле сан эмес жана формуласынын түрү ар башка туздар үчүн түздөн-түз салыштырылбайт.

Ksp дан молярдык эригичтикке

Чыгарылган 1-мисал. J тиркемесинде күмүш хлоридинин Ksp = 1.6 × 10⁻¹⁰. Эгер s mol/L эрисе, [Ag⁺] = [Cl⁻] = s, ошондуктан Ksp = s². Анда s = √(1.6 × 10⁻¹⁰) = 1.3 × 10⁻⁵ M. M(AgCl) = 143.32 g/mol болгондо бул бир литрге 1.8 × 10⁻³ g, бир-эки миллиграмм.

Чыгарылган 2-мисал. Кальций фторидинин Ksp = 4.0 × 10⁻¹¹. Эгер s mol/L эрисе, [Ca²⁺] = s жана [F⁻] = 2s, ошондуктан Ksp = s(2s)² = 4s³. Анда s = (4.0 × 10⁻¹¹ / 4) нын 1/3 даражасы = 2.2 × 10⁻⁴ M.

Экөөнү салыштырыңыз. AgCl дин Ksp мааниси чоңураак, бирок CaF₂ литрге моль боюнча болжол менен 17 эсе көбүрөөк эрийт. Даража көрсөткүчү Ksp эригичтикке кантип туура келерин өзгөртөт, ошондуктан эригичтикти Ksp боюнча иондордун катышы бирдей туздар үчүн гана иреттей аласыз.

• AgCl же CaCO₃ сыяктуу 1:1 туздар: Ksp = s².
• CaF₂, PbI₂ же Ag₂CrO₄ сыяктуу 1:2 же 2:1 туздар: Ksp = 4s³.
• Al(OH)₃ сыяктуу 1:3 туздар: Ksp = 27s⁴.

Өлчөнгөн эригичтиктен кайра Ksp га

Эсептөө тескери багытта да жүрөт. 25 °C тагы коргошун(II) иодидинин каныккан эритмесинде бир литрге 0.70 g эриген PbI₂ бар экени аныкталды дейли. M(PbI₂) = 461.0 g/mol болгондо s = 0.70 / 461.0 = 1.52 × 10⁻³ M.

Эриген ар бир PbI₂ бир Pb²⁺ жана эки I⁻ берет, ошондуктан [Pb²⁺] = 1.52 × 10⁻³ M жана [I⁻] = 3.04 × 10⁻³ M. Анда Ksp = (1.52 × 10⁻³)(3.04 × 10⁻³)² = 1.4 × 10⁻⁸, бул J тиркемесиндеги мааниге дал келет. Бул жерде эки жаңылыштык кеңири таралган. [I⁻] үчүн 2 көбөйтүүчүсүн унутуу Ksp ны төрт эсе кичирейтет. [I⁻] ту квадратка көтөрүүнү унутуу s тин таптакыр туура эмес даражасын берет.

Жалпы ионду кошуу эригичтикти басат

Эгер эритмеде туздун иондорунун бири мурунтан эле бар болсо, Ле Шателье принциби эрүү тең салмактуулугун катуу заттын тарабына кайра түртөт. Бул жалпы ион эффектиси.

Чыгарылган мисал. 0.10 M NaCl деги AgCl дин эригичтигин табыңыз. Эми [Cl⁻] = 0.10 + s, ал эми s 0.10 го салыштырмалуу өтө кичине, ошондуктан [Cl⁻] ≈ 0.10 M. Анда s = Ksp / [Cl⁻] = 1.6 × 10⁻¹⁰ / 0.10 = 1.6 × 10⁻⁹ M. Бул таза суудагыдан болжол менен 8 000 эсе төмөн, жана s 0.10 го салыштырмалуу ачык эле эске алынбагыдай кичине, ошондуктан жакындатуу туура.

0.010 M NaF теги CaF₂ үчүн [F⁻] ≈ 0.010 M жана s = 4.0 × 10⁻¹¹ / (0.010)² = 4.0 × 10⁻⁷ M, таза суудагыдан болжол менен 540 эсе төмөн. Бул жерде фтордун концентрациясын Ksp туюнтмасындагыдай эле квадратка көтөрүүнү унутпаңыз.

Чөкмө түшөбү? Q ну Ksp менен салыштыруу

Эки эритмени аралаштыруу катуу зат пайда кылабы, муну алдын ала айтуу үчүн аралаштыруудан кийинки концентрациялардан иондук көбөйтүндү Q ну эсептеп, аны Ksp менен салыштырыңыз. Эгер Q Ksp дан чоң болсо, эритме ашыкча каныккан жана чөкмө пайда болот. Эгер Q Ksp дан кичине же ага барабар болсо, катуу зат пайда болбойт.

Чыгарылган мисал. 0.0010 M Pb(NO₃)₂ нин 50.0 mL ин 0.0020 M KI дин 50.0 mL и менен аралаштырыңыз. Аралаштыруу көлөмдү эки эсе көбөйтөт, ошондуктан ар бир концентрация эки эсе азаят: [Pb²⁺] = 5.0 × 10⁻⁴ M жана [I⁻] = 1.0 × 10⁻³ M. Q = (5.0 × 10⁻⁴)(1.0 × 10⁻³)² = 5.0 × 10⁻¹⁰. Бул Ksp = 1.4 × 10⁻⁸ ден төмөн, ошондуктан PbI₂ чөкмөгө түшпөйт.

0.020 M KI менен кайталаңыз. Эми аралаштыргандан кийин [I⁻] = 1.0 × 10⁻² M жана Q = (5.0 × 10⁻⁴)(1.0 × 10⁻²)² = 5.0 × 10⁻⁸. Бул Ksp дан ашат, ошондуктан сары PbI₂ пайда болот. Аралаштырууда суюлтууну унутуу — бул маселелердеги эң кеңири таралган ката.

Тандалма чөктүрүү: иондорду Ksp боюнча бөлүү

Эки ион ар бири бир эле реагент менен чөкмөгө түшө алганда, тузу реагенттин төмөнүрөөк концентрациясын талап кылганы биринчи чөгөт. Андан кийин акырындык менен кошуу аларды бөлө алат.

Чыгарылган мисал. Эритмеде Cl⁻ да, CrO₄²⁻ да 0.010 M, жана Ag⁺ акырындык менен кошулат. AgCl [Ag⁺] = 1.6 × 10⁻¹⁰ / 0.010 = 1.6 × 10⁻⁸ M болгондо пайда боло баштайт. J тиркемесинен Ksp = 9.0 × 10⁻¹² болгон Ag₂CrO₄ [Ag⁺]² × 0.010 = 9.0 × 10⁻¹² болгондо пайда боло баштайт, ошондуктан [Ag⁺] = 3.0 × 10⁻⁵ M. AgCl биринчи чөгөт.

Кызыл Ag₂CrO₄ пайда болгондо [Cl⁻] 1.6 × 10⁻¹⁰ / 3.0 × 10⁻⁵ = 5.3 × 10⁻⁶ M ге чейин азайып калат, ошондуктан хлориддин болжол менен 0.05 пайызы гана эритмеде калат. Ушул кескин түс өзгөрүшү хлорид үчүн Мор боюнча титрлөөнүн негизи.

Эмне үчүн айрым туздар кислотада көбүрөөк эрийт

Эгер туздун аниону OH⁻, CO₃²⁻ же F⁻ сыяктуу негиз болсо, кислота кошуу ал анионду эритмеден алып салат жана эрүүнү алдыга тартат. Гидроксиддер жана карбонаттар төмөнкү pH та алда канча жакшы эрийт. AgCl сыяктуу күчтүү кислота аниондорунун туздарына мындай таасир этпейт.

Чыгарылган мисал. Магний гидроксидинин Ksp = 8.9 × 10⁻¹². Таза сууда Ksp = 4s³ s = 1.3 × 10⁻⁴ M жана [OH⁻] = 2.6 × 10⁻⁴ M берет, ошондуктан каныккан эритменин pH мааниси 10.42. Эгер анын ордуна буфер pH ты 9.00 дө кармаса, анда [OH⁻] = 1.0 × 10⁻⁵ M жана s = 8.9 × 10⁻¹² / (1.0 × 10⁻⁵)² = 0.089 M, дээрлик 700 эсе көп. Бул буфердин бөлүнүп чыккан гидроксидди сиңирүүгө жетиштүү сыйымдуулугу бар деп болжолдойт.

Тапшырардан мурун текшериле турган Ksp каталары

Каталардын көбү тең салмактуулук идеясынын өзүнөн эмес, эрүүнүн стехиометриясынан келип чыгат. Эрүү теңдемесин жана анын астына s мүчөлөрүн жазып чыгуу алардын көбүн кармайт.

• Үч же андан көп ион бөлүп чыгарган туз үчүн Ksp ны s² ка барабар деп алуу.
• Иондун концентрациясын эки эсе көбөйтүп, бирок аны туюнтмада квадратка көтөрбөө, же тескерисинче.
• Иондордун катышы ар башка туздар арасында эригичтикти Ksp боюнча иреттөө.
• Аралаштыруудан кийин Q ну эсептөөдө эки эритмени тең суюлтууну унутуу.
• Мурунтан бар болгон жалпы ионду эске албоо.
• Катуу затты Ksp туюнтмасына кошуу.