ലേയത്വവും Ksp-ഉം: എത്രമാത്രം ലയിക്കുന്നു, എപ്പോൾ അവക്ഷിപ്തപ്പെടുന്നു

ലേയത്വ ഗുണനഫല പദപ്രയോഗം എഴുതൽ

അൽപ്പം മാത്രം ലയിക്കുന്ന ഒരു അയോണിക ഖരം അതിന്റെ പൂരിത ലായനിയുമായി സമ്പർക്കത്തിലായിരിക്കുമ്പോൾ ലയിക്കലും അവക്ഷേപണവും തുല്യ നിരക്കുകളിൽ നടക്കുന്നു. കാൽസ്യം ഫ്ലൂറൈഡിന്, CaF₂(s) ⇌ Ca²⁺(aq) + 2 F⁻(aq), സന്തുലന സ്ഥിരാങ്കം Ksp = [Ca²⁺][F⁻]² ആണ്. ഖരം ഒരു ശുദ്ധ ഫേസ് ആയതിനാൽ ഒഴിവാക്കുന്നു.

ഓരോ അയോൺ സാന്ദ്രതയും ലയന സമവാക്യത്തിലെ അതിന്റെ ഗുണാങ്കത്തിന്റെ കൃതിയിലേക്ക് ഉയർത്തുന്നു. സിൽവർ ക്രോമേറ്റിന്, Ag₂CrO₄(s) ⇌ 2 Ag⁺(aq) + CrO₄²⁻(aq), Ksp = [Ag⁺]²[CrO₄²⁻]. ലെഡ്(II) അയോഡൈഡിന് Ksp = [Pb²⁺][I⁻]².

ഒരു ലിറ്റർ പൂരിത ലായനിയിൽ ലയിക്കുന്ന ഖരത്തിന്റെ മോളുകളുടെ എണ്ണമാണ് മോളാർ ലേയത്വം, s. ലയനത്തിന്റെ സ്റ്റോയ്ക്കിയോമെട്രിയിലൂടെയാണ് അത് Ksp-യുമായി ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നത്, അതിനാൽ Ksp-ഉം ലേയത്വവും ഒരേ സംഖ്യയല്ല, വ്യത്യസ്ത സൂത്രവാക്യ തരങ്ങളുള്ള ലവണങ്ങൾക്കിടയിൽ അവയെ നേരിട്ട് താരതമ്യം ചെയ്യാനാകില്ല.

Ksp-ൽ നിന്ന് മോളാർ ലേയത്വത്തിലേക്ക്

ഉദാഹരണം 1. അനുബന്ധം J-ൽ സിൽവർ ക്ലോറൈഡിന് Ksp = 1.6 × 10⁻¹⁰ ആണ്. s mol/L ലയിക്കുന്നുവെങ്കിൽ [Ag⁺] = [Cl⁻] = s, അതിനാൽ Ksp = s². അപ്പോൾ s = √(1.6 × 10⁻¹⁰) = 1.3 × 10⁻⁵ M. M(AgCl) = 143.32 g/mol ഉപയോഗിച്ച് അത് ഒരു ലിറ്ററിന് 1.8 × 10⁻³ g ആണ്, ഏതാനും മില്ലിഗ്രാം.

ഉദാഹരണം 2. കാൽസ്യം ഫ്ലൂറൈഡിന് Ksp = 4.0 × 10⁻¹¹ ആണ്. s mol/L ലയിക്കുന്നുവെങ്കിൽ [Ca²⁺] = s, [F⁻] = 2s, അതിനാൽ Ksp = s(2s)² = 4s³. അപ്പോൾ s = (4.0 × 10⁻¹¹ / 4)-ന്റെ 1/3 കൃതി = 2.2 × 10⁻⁴ M.

ഇവ രണ്ടും താരതമ്യം ചെയ്യുക. AgCl-ന് വലിയ Ksp ആണ്, എന്നിട്ടും ലിറ്ററിലെ മോളുകളിൽ CaF₂ ഏകദേശം 17 മടങ്ങ് കൂടുതൽ ലയിക്കുന്നു. Ksp ലേയത്വവുമായി എങ്ങനെ ബന്ധപ്പെടുന്നു എന്നതിനെ ഘാതം മാറ്റുന്നു, അതിനാൽ ഒരേ അയോൺ അനുപാതമുള്ള ലവണങ്ങൾക്ക് മാത്രമേ Ksp അനുസരിച്ച് ലേയത്വം ക്രമീകരിക്കാവൂ.

• AgCl അല്ലെങ്കിൽ CaCO₃ പോലുള്ള 1:1 ലവണങ്ങൾ: Ksp = s².
• CaF₂, PbI₂ അല്ലെങ്കിൽ Ag₂CrO₄ പോലുള്ള 1:2 അല്ലെങ്കിൽ 2:1 ലവണങ്ങൾ: Ksp = 4s³.
• Al(OH)₃ പോലുള്ള 1:3 ലവണങ്ങൾ: Ksp = 27s⁴.

അളന്ന ലേയത്വത്തിൽ നിന്ന് Ksp-ലേക്ക് തിരികെ

കണക്കുകൂട്ടൽ മറുവശത്തേക്കും നടക്കുന്നു. 25 °C-ലെ ലെഡ്(II) അയോഡൈഡിന്റെ ഒരു പൂരിത ലായനിയിൽ ഒരു ലിറ്ററിന് 0.70 g ലയിച്ച PbI₂ ഉണ്ടെന്ന് കണ്ടെത്തുന്നുവെന്ന് കരുതുക. M(PbI₂) = 461.0 g/mol ഉപയോഗിച്ച് s = 0.70 / 461.0 = 1.52 × 10⁻³ M.

ലയിക്കുന്ന ഓരോ PbI₂-ഉം ഒരു Pb²⁺-ഉം രണ്ട് I⁻-ഉം നൽകുന്നു, അതിനാൽ [Pb²⁺] = 1.52 × 10⁻³ M, [I⁻] = 3.04 × 10⁻³ M. അപ്പോൾ Ksp = (1.52 × 10⁻³)(3.04 × 10⁻³)² = 1.4 × 10⁻⁸, ഇത് അനുബന്ധം J മൂല്യവുമായി യോജിക്കുന്നു. ഇവിടെ രണ്ട് പിഴവുകൾ സാധാരണമാണ്. [I⁻]-ലെ 2 എന്ന ഘടകം മറക്കുന്നത് Ksp-യെ നാലിരട്ടി ചെറുതാക്കുന്നു. [I⁻] വർഗമാക്കാൻ മറക്കുന്നത് s-ന്റെ തെറ്റായ കൃതി തന്നെ നൽകുന്നു.

ഒരു പൊതു അയോൺ ചേർക്കുന്നത് ലേയത്വത്തെ അടിച്ചമർത്തുന്നു

ലായനിയിൽ ഇതിനകം ലവണത്തിന്റെ അയോണുകളിൽ ഒന്ന് ഉണ്ടെങ്കിൽ, ലെ ഷാറ്റ്‌ലിയർ തത്ത്വം ലയന സന്തുലനത്തെ ഖരത്തിലേക്ക് തിരികെ തള്ളുന്നു. ഇതാണ് പൊതു അയോൺ പ്രഭാവം.

ഉദാഹരണം. 0.10 M NaCl-ൽ AgCl-ന്റെ ലേയത്വം കണ്ടെത്തുക. ഇപ്പോൾ [Cl⁻] = 0.10 + s, 0.10-നോട് താരതമ്യം ചെയ്യുമ്പോൾ s വളരെ ചെറുതാണ്, അതിനാൽ [Cl⁻] ≈ 0.10 M. അപ്പോൾ s = Ksp / [Cl⁻] = 1.6 × 10⁻¹⁰ / 0.10 = 1.6 × 10⁻⁹ M. ഇത് ശുദ്ധജലത്തിലേതിനെക്കാൾ ഏകദേശം 8,000 മടങ്ങ് കുറവാണ്, 0.10-നോട് താരതമ്യം ചെയ്യുമ്പോൾ s വ്യക്തമായും അവഗണിക്കാവുന്നതാണ്, അതിനാൽ ഏകദേശനം സാധുവാണ്.

0.010 M NaF-ലെ CaF₂-ന്, [F⁻] ≈ 0.010 M, s = 4.0 × 10⁻¹¹ / (0.010)² = 4.0 × 10⁻⁷ M, ശുദ്ധജലത്തിലേതിനെക്കാൾ ഏകദേശം 540 മടങ്ങ് കുറവ്. Ksp പദപ്രയോഗത്തിലെന്നപോലെ ഇവിടെയും ഫ്ലൂറൈഡ് സാന്ദ്രത വർഗമാക്കാൻ ഓർക്കുക.

അത് അവക്ഷിപ്തപ്പെടുമോ? Q-യെ Ksp-യുമായി താരതമ്യം ചെയ്യൽ

രണ്ട് ലായനികൾ കലർത്തുന്നത് ഒരു ഖരം ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കുമോ എന്ന് പ്രവചിക്കാൻ, കലർത്തിയ ശേഷമുള്ള സാന്ദ്രതകളിൽ നിന്ന് അയോൺ ഗുണനഫലം Q കണക്കാക്കി Ksp-യുമായി താരതമ്യം ചെയ്യുക. Q, Ksp-യെക്കാൾ വലുതാണെങ്കിൽ ലായനി അതിപൂരിതമാണ്, ഒരു അവക്ഷിപ്തം രൂപപ്പെടുന്നു. Q, Ksp-യെക്കാൾ കുറവോ തുല്യമോ ആണെങ്കിൽ ഖരം രൂപപ്പെടുന്നില്ല.

ഉദാഹരണം. 0.0010 M Pb(NO₃)₂-ന്റെ 50.0 mL, 0.0020 M KI-ന്റെ 50.0 mL-മായി കലർത്തുക. കലർത്തൽ വ്യാപ്തം ഇരട്ടിയാക്കുന്നു, അതിനാൽ ഓരോ സാന്ദ്രതയും പകുതിയാകുന്നു: [Pb²⁺] = 5.0 × 10⁻⁴ M, [I⁻] = 1.0 × 10⁻³ M. Q = (5.0 × 10⁻⁴)(1.0 × 10⁻³)² = 5.0 × 10⁻¹⁰. ഇത് Ksp = 1.4 × 10⁻⁸-ന് താഴെയാണ്, അതിനാൽ PbI₂ അവക്ഷിപ്തപ്പെടുന്നില്ല.

0.020 M KI ഉപയോഗിച്ച് ആവർത്തിക്കുക. ഇപ്പോൾ കലർത്തിയ ശേഷം [I⁻] = 1.0 × 10⁻² M, Q = (5.0 × 10⁻⁴)(1.0 × 10⁻²)² = 5.0 × 10⁻⁸. ഇത് Ksp-യെ കവിയുന്നു, അതിനാൽ മഞ്ഞ PbI₂ രൂപപ്പെടുന്നു. കലർത്തുമ്പോഴുള്ള നേർപ്പിക്കൽ മറക്കുന്നതാണ് ഈ പ്രശ്നങ്ങളിലെ ഏറ്റവും സാധാരണമായ പിശക്.

തിരഞ്ഞെടുത്ത അവക്ഷേപണം: Ksp ഉപയോഗിച്ച് അയോണുകളെ വേർതിരിക്കൽ

ഒരേ അഭികർമകവുമായി രണ്ട് അയോണുകൾക്കും അവക്ഷിപ്തപ്പെടാൻ കഴിയുമ്പോൾ, ലവണത്തിന് കുറഞ്ഞ അഭികർമക സാന്ദ്രത ആവശ്യമുള്ളത് ആദ്യം അവക്ഷിപ്തപ്പെടുന്നു. സാവധാനത്തിലുള്ള ചേർക്കൽ അവയെ വേർതിരിക്കാൻ സഹായിക്കും.

ഉദാഹരണം. ഒരു ലായനി Cl⁻-ലും CrO₄²⁻-ലും 0.010 M ആണ്, Ag⁺ സാവധാനം ചേർക്കുന്നു. [Ag⁺] = 1.6 × 10⁻¹⁰ / 0.010 = 1.6 × 10⁻⁸ M ആകുമ്പോൾ AgCl രൂപപ്പെടാൻ തുടങ്ങുന്നു. അനുബന്ധം J-ൽ നിന്ന് Ksp = 9.0 × 10⁻¹² ഉള്ള Ag₂CrO₄, [Ag⁺]² × 0.010 = 9.0 × 10⁻¹² ആകുമ്പോൾ രൂപപ്പെടാൻ തുടങ്ങുന്നു, അതിനാൽ [Ag⁺] = 3.0 × 10⁻⁵ M. AgCl ആദ്യം അവക്ഷിപ്തപ്പെടുന്നു.

ചുവന്ന Ag₂CrO₄ പ്രത്യക്ഷപ്പെടുമ്പോഴേക്കും [Cl⁻] 1.6 × 10⁻¹⁰ / 3.0 × 10⁻⁵ = 5.3 × 10⁻⁶ M ആയി കുറഞ്ഞിട്ടുണ്ട്, അതിനാൽ ക്ലോറൈഡിന്റെ ഏകദേശം 0.05 ശതമാനം മാത്രമേ ലായനിയിൽ ശേഷിക്കുന്നുള്ളൂ. ക്ലോറൈഡിനുള്ള മോർ ടൈട്രേഷന്റെ അടിസ്ഥാനം ആ വ്യക്തമായ നിറംമാറ്റമാണ്.

ചില ലവണങ്ങൾ അമ്ലത്തിൽ കൂടുതൽ ലയിക്കുന്നത് എന്തുകൊണ്ട്

ഒരു ലവണത്തിന്റെ ആനയോൺ OH⁻, CO₃²⁻ അല്ലെങ്കിൽ F⁻ പോലുള്ള ഒരു ക്ഷാരമാണെങ്കിൽ, അമ്ലം ചേർക്കുന്നത് ആ ആനയോണിനെ ലായനിയിൽ നിന്ന് നീക്കം ചെയ്യുകയും ലയനത്തെ മുന്നോട്ട് വലിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. ഹൈഡ്രോക്സൈഡുകളും കാർബണേറ്റുകളും താഴ്ന്ന pH-ൽ വളരെ നന്നായി ലയിക്കുന്നു. AgCl പോലുള്ള, ശക്തമായ അമ്ലങ്ങളുടെ ആനയോണുകളുള്ള ലവണങ്ങളെ ഇത് ഈ രീതിയിൽ ബാധിക്കുന്നില്ല.

ഉദാഹരണം. മഗ്നീഷ്യം ഹൈഡ്രോക്സൈഡിന് Ksp = 8.9 × 10⁻¹² ആണ്. ശുദ്ധജലത്തിൽ Ksp = 4s³, s = 1.3 × 10⁻⁴ M-ഉം [OH⁻] = 2.6 × 10⁻⁴ M-ഉം നൽകുന്നു, അതിനാൽ ഒരു പൂരിത ലായനിക്ക് pH 10.42 ആണ്. പകരം ഒരു ബഫർ pH 9.00-ൽ നിലനിർത്തുന്നുവെങ്കിൽ [OH⁻] = 1.0 × 10⁻⁵ M, s = 8.9 × 10⁻¹² / (1.0 × 10⁻⁵)² = 0.089 M, ഏതാണ്ട് 700 മടങ്ങ് കൂടുതൽ. പുറത്തുവിടുന്ന ഹൈഡ്രോക്സൈഡിനെ ആഗിരണം ചെയ്യാൻ ആവശ്യമായ ശേഷി ബഫറിനുണ്ടെന്ന് ഇത് അനുമാനിക്കുന്നു.

സമർപ്പിക്കുന്നതിനു മുമ്പ് പരിശോധിക്കേണ്ട Ksp പിശകുകൾ

മിക്ക പിശകുകളും വരുന്നത് സന്തുലന ആശയത്തിൽ നിന്നല്ല, ലയനത്തിന്റെ സ്റ്റോയ്ക്കിയോമെട്രിയിൽ നിന്നാണ്. ലയന സമവാക്യവും അതിനു താഴെ s പദങ്ങളും എഴുതുന്നത് അവയിൽ മിക്കതും കണ്ടെത്താൻ സഹായിക്കുന്നു.

• മൂന്നോ അതിലധികമോ അയോണുകൾ പുറത്തുവിടുന്ന ഒരു ലവണത്തിന് Ksp-യെ s²-ന് തുല്യമാക്കൽ.
• ഒരു അയോണിന്റെ സാന്ദ്രത ഇരട്ടിയാക്കിയിട്ടും പദപ്രയോഗത്തിൽ അതിനെ വർഗമാക്കാതിരിക്കൽ, അല്ലെങ്കിൽ തിരിച്ച്.
• വ്യത്യസ്ത അയോൺ അനുപാതങ്ങളുള്ള ലവണങ്ങൾക്കിടയിൽ Ksp അനുസരിച്ച് ലേയത്വം ക്രമീകരിക്കൽ.
• കലർത്തിയ ശേഷം Q കണക്കാക്കുമ്പോൾ രണ്ട് ലായനികളും നേർപ്പിക്കാൻ മറക്കൽ.
• ഇതിനകം ഉള്ള ഒരു പൊതു അയോണിനെ അവഗണിക്കൽ.
• Ksp പദപ്രയോഗത്തിൽ ഖരം ഉൾപ്പെടുത്തൽ.