ද්‍රාව්‍යතාව සහ Ksp: කොපමණ ප්‍රමාණයක් දිය වේද, සහ එය අවක්ෂේප වන්නේ කවදාද

ද්‍රාව්‍යතා ගුණිත ප්‍රකාශනය ලිවීම

ස්වල්ප වශයෙන් ද්‍රාව්‍ය අයනික ඝනයක් එහි සංතෘප්ත ද්‍රාවණය සමඟ ස්පර්ශ වන විට, දිය වීම සහ අවක්ෂේප වීම සමාන ශීඝ්‍රතාවලින් සිදු වේ. කැල්සියම් ෆ්ලෝරයිඩ් සඳහා, CaF₂(s) ⇌ Ca²⁺(aq) + 2 F⁻(aq), සහ සමතුලිතතා නියතය Ksp = [Ca²⁺][F⁻]² වේ. ඝනය පිරිසිදු කලාපයක් බැවින් එය අත්හරිනු ලැබේ.

සෑම අයන සාන්ද්‍රණයක්ම දියවීමේ සමීකරණයේ එහි සංගුණකයේ බලයට නංවනු ලැබේ. සිල්වර් ක්‍රෝමේට් සඳහා, Ag₂CrO₄(s) ⇌ 2 Ag⁺(aq) + CrO₄²⁻(aq), Ksp = [Ag⁺]²[CrO₄²⁻]. ඊයම්(II) අයඩයිඩ් සඳහා, Ksp = [Pb²⁺][I⁻]².

මවුලික ද්‍රාව්‍යතාව, s, යනු සංතෘප්ත ද්‍රාවණයේ ලීටරයකට දිය වන ඝනයේ මවුල ගණනයි. එය දියවීමේ ස්ටොයිකියෝමිතිය මගින් Ksp ට සම්බන්ධ වන බැවින්, Ksp සහ ද්‍රාව්‍යතාව එකම සංඛ්‍යාව නොවන අතර විවිධ සූත්‍ර වර්ග වල ලවණ අතර ඒවා කෙලින්ම සැසඳිය නොහැක.

Ksp සිට මවුලික ද්‍රාව්‍යතාව දක්වා

විසඳූ උදාහරණය 1. ඇමුණුම J හි සිල්වර් ක්ලෝරයිඩ් සඳහා Ksp = 1.6 × 10⁻¹⁰ වේ. s mol/L දිය වේ නම්, [Ag⁺] = [Cl⁻] = s, එබැවින් Ksp = s². එවිට s = √(1.6 × 10⁻¹⁰) = 1.3 × 10⁻⁵ M. M(AgCl) = 143.32 g/mol සමඟ, එය ලීටරයකට 1.8 × 10⁻³ g, එනම් මිලිග්‍රෑම් කිහිපයකි.

විසඳූ උදාහරණය 2. කැල්සියම් ෆ්ලෝරයිඩ් සඳහා Ksp = 4.0 × 10⁻¹¹ වේ. s mol/L දිය වේ නම්, [Ca²⁺] = s සහ [F⁻] = 2s, එබැවින් Ksp = s(2s)² = 4s³. එවිට s = (4.0 × 10⁻¹¹ / 4) හි 1/3 බලය = 2.2 × 10⁻⁴ M.

දෙක සසඳන්න. AgCl ට විශාල Ksp ඇතත්, ලීටරයකට මවුල වලින් CaF₂ ආසන්න වශයෙන් 17 ගුණයකින් වැඩියෙන් ද්‍රාව්‍ය වේ. ඝාතය Ksp ද්‍රාව්‍යතාවට අනුරූප වන ආකාරය වෙනස් කරන බැවින්, ඔබට Ksp අනුව ද්‍රාව්‍යතාව පෙළගැස්විය හැක්කේ එකම අයන අනුපාතය ඇති ලවණ සඳහා පමණි.

• AgCl හෝ CaCO₃ වැනි 1:1 ලවණ: Ksp = s².
• CaF₂, PbI₂ හෝ Ag₂CrO₄ වැනි 1:2 හෝ 2:1 ලවණ: Ksp = 4s³.
• Al(OH)₃ වැනි 1:3 ලවණ: Ksp = 27s⁴.

මනින ලද ද්‍රාව්‍යතාවක සිට ආපසු Ksp දක්වා

ගණනය කිරීම අනෙක් දිශාවටද ක්‍රියා කරයි. 25 °C හිදී ඊයම්(II) අයඩයිඩ් වල සංතෘප්ත ද්‍රාවණයක ලීටරයකට දිය වූ PbI₂ 0.70 g ක් අඩංගු බව සොයා ගත් බව සිතන්න. M(PbI₂) = 461.0 g/mol සමඟ, s = 0.70 / 461.0 = 1.52 × 10⁻³ M.

දිය වන සෑම PbI₂ එකක්ම එක් Pb²⁺ සහ I⁻ දෙකක් ලබා දෙන බැවින්, [Pb²⁺] = 1.52 × 10⁻³ M සහ [I⁻] = 3.04 × 10⁻³ M. එවිට Ksp = (1.52 × 10⁻³)(3.04 × 10⁻³)² = 1.4 × 10⁻⁸, එය ඇමුණුම J අගය සමඟ එකඟ වේ. මෙහි වැරදි දෙකක් සුලබය. [I⁻] මත ඇති 2 සාධකය අමතක කිරීම Ksp හතර ගුණයකින් ඉතා කුඩා කරයි. [I⁻] වර්ග කිරීමට අමතක කිරීම s හි සම්පූර්ණයෙන්ම වැරදි බලයක් ලබා දෙයි.

පොදු අයනයක් එකතු කිරීම ද්‍රාව්‍යතාව මර්දනය කරයි

ද්‍රාවණයේ දැනටමත් ලවණයේ අයනයක් අඩංගු නම්, ලෙ ෂැටලියේ මූලධර්මය දියවීමේ සමතුලිතතාව නැවත ඝනය දෙසට තල්ලු කරයි. මෙය පොදු අයන ආචරණයයි.

විසඳූ උදාහරණය. 0.10 M NaCl හි AgCl ද්‍රාව්‍යතාව සොයන්න. දැන් [Cl⁻] = 0.10 + s වන අතර, s 0.10 අසල ඉතා කුඩා බැවින්, [Cl⁻] ≈ 0.10 M. එවිට s = Ksp / [Cl⁻] = 1.6 × 10⁻¹⁰ / 0.10 = 1.6 × 10⁻⁹ M. එය පිරිසිදු ජලයට වඩා ආසන්න වශයෙන් 8,000 ගුණයකින් අඩු වන අතර, 0.10 හා සසඳන විට s පැහැදිලිවම නොසලකා හැරිය හැකි බැවින්, ආසන්නය වලංගු වේ.

0.010 M NaF හි CaF₂ සඳහා, [F⁻] ≈ 0.010 M සහ s = 4.0 × 10⁻¹¹ / (0.010)² = 4.0 × 10⁻⁷ M, එය පිරිසිදු ජලයට වඩා ආසන්න වශයෙන් 540 ගුණයකින් අඩුය. Ksp ප්‍රකාශනයේ මෙන්ම, මෙහිදීද ෆ්ලෝරයිඩ් සාන්ද්‍රණය වර්ග කිරීමට මතක තබා ගන්න.

එය අවක්ෂේප වේද? Q, Ksp සමඟ සැසඳීම

ද්‍රාවණ දෙකක් මිශ්‍ර කිරීමෙන් ඝනයක් ඇති වේදැයි පුරෝකථනය කිරීමට, මිශ්‍ර කිරීමෙන් පසු සාන්ද්‍රණ වලින් අයන ගුණිතය Q ගණනය කර එය Ksp සමඟ සසඳන්න. Q, Ksp ට වඩා විශාල නම්, ද්‍රාවණය අධිසංතෘප්ත වන අතර අවක්ෂේපයක් සෑදේ. Q, Ksp ට වඩා අඩු හෝ සමාන නම්, ඝනයක් නොසෑදේ.

විසඳූ උදාහරණය. 0.0010 M Pb(NO₃)₂ 50.0 mL ක් 0.0020 M KI 50.0 mL ක් සමඟ මිශ්‍ර කරන්න. මිශ්‍ර කිරීම පරිමාව දෙගුණ කරන බැවින්, එක් එක් සාන්ද්‍රණය අඩක් වේ: [Pb²⁺] = 5.0 × 10⁻⁴ M සහ [I⁻] = 1.0 × 10⁻³ M. Q = (5.0 × 10⁻⁴)(1.0 × 10⁻³)² = 5.0 × 10⁻¹⁰. එය Ksp = 1.4 × 10⁻⁸ ට වඩා අඩු බැවින්, PbI₂ අවක්ෂේප නොවේ.

0.020 M KI සමඟ නැවත කරන්න. දැන් මිශ්‍ර කිරීමෙන් පසු [I⁻] = 1.0 × 10⁻² M සහ Q = (5.0 × 10⁻⁴)(1.0 × 10⁻²)² = 5.0 × 10⁻⁸. එය Ksp ඉක්මවන බැවින්, කහ පැහැති PbI₂ සෑදේ. මිශ්‍ර කිරීමේදී සිදු වන තනුකරණය අමතක කිරීම මෙම ගැටලු වල වඩාත් සුලබ වරදයි.

වරණීය අවක්ෂේපණය: Ksp අනුව අයන වෙන් කිරීම

අයන දෙකකට එකම ප්‍රතිකාරකය සමඟ අවක්ෂේප විය හැකි විට, ලවණයට අඩු ප්‍රතිකාරක සාන්ද්‍රණයක් අවශ්‍ය වන අයනය පළමුව අවක්ෂේප වේ. එවිට සෙමින් එකතු කිරීමෙන් ඒවා වෙන් කළ හැක.

විසඳූ උදාහරණය. ද්‍රාවණයක් Cl⁻ සහ CrO₄²⁻ යන දෙකෙහිම 0.010 M වන අතර, Ag⁺ සෙමින් එකතු කරනු ලැබේ. [Ag⁺] = 1.6 × 10⁻¹⁰ / 0.010 = 1.6 × 10⁻⁸ M වන විට AgCl සෑදීමට පටන් ගනී. ඇමුණුම J වලින් Ksp = 9.0 × 10⁻¹² සමඟ Ag₂CrO₄, [Ag⁺]² × 0.010 = 9.0 × 10⁻¹² වන විට සෑදීමට පටන් ගන්නා බැවින්, [Ag⁺] = 3.0 × 10⁻⁵ M. AgCl පළමුව අවක්ෂේප වේ.

රතු Ag₂CrO₄ දිස් වන විට, [Cl⁻] 1.6 × 10⁻¹⁰ / 3.0 × 10⁻⁵ = 5.3 × 10⁻⁶ M දක්වා අඩු වී ඇති බැවින්, ද්‍රාවණයේ ඉතිරිව ඇත්තේ ක්ලෝරයිඩ් වලින් ආසන්න වශයෙන් ප්‍රතිශත 0.05 ක් පමණි. එම තියුණු වර්ණ වෙනස ක්ලෝරයිඩ් සඳහා වන මෝර් අනුමාපනයේ පදනමයි.

සමහර ලවණ අම්ලයේ වැඩියෙන් දිය වන්නේ ඇයි

ලවණයක ඇනායනය OH⁻, CO₃²⁻ හෝ F⁻ වැනි භස්මයක් නම්, අම්ලය එකතු කිරීම එම ඇනායනය ද්‍රාවණයෙන් ඉවත් කර දියවීම ඉදිරියට අදියි. හයිඩ්‍රොක්සයිඩ සහ කාබනේට අඩු pH හිදී බොහෝ හොඳින් දිය වේ. AgCl වැනි ප්‍රබල-අම්ල ඇනායන වල ලවණ මේ ආකාරයෙන් බලපෑමට ලක් නොවේ.

විසඳූ උදාහරණය. මැග්නීසියම් හයිඩ්‍රොක්සයිඩ් සඳහා Ksp = 8.9 × 10⁻¹² වේ. පිරිසිදු ජලයේ, Ksp = 4s³ මගින් s = 1.3 × 10⁻⁴ M සහ [OH⁻] = 2.6 × 10⁻⁴ M ලැබෙන බැවින්, සංතෘප්ත ද්‍රාවණයක pH 10.42 වේ. ඒ වෙනුවට ප්‍රතිරෝධකයක් pH 9.00 හි තබා ගන්නේ නම්, [OH⁻] = 1.0 × 10⁻⁵ M සහ s = 8.9 × 10⁻¹² / (1.0 × 10⁻⁵)² = 0.089 M, එය 700 ගුණයකට ආසන්න ප්‍රමාණයකින් වැඩිය. මෙය උපකල්පනය කරන්නේ මුදා හරින හයිඩ්‍රොක්සයිඩ් අවශෝෂණය කිරීමට ප්‍රතිරෝධකයට ප්‍රමාණවත් ධාරිතාවක් ඇති බවයි.

ඉදිරිපත් කිරීමට පෙර පරීක්ෂා කළ යුතු Ksp වැරදි

බොහෝ වැරදි ඇති වන්නේ සමතුලිතතා අදහසින්ම නොව දියවීමේ ස්ටොයිකියෝමිතියෙනි. දියවීමේ සමීකරණය සහ එයට පහළින් s පද ලියා දැක්වීමෙන් ඒවායින් බොහොමයක් අල්ලා ගත හැක.

• අයන තුනක් හෝ ඊට වැඩි ගණනක් මුදා හරින ලවණයක් සඳහා Ksp, s² ට සමාන කිරීම.
• අයනයක සාන්ද්‍රණය දෙගුණ කර ප්‍රකාශනයේ එය වර්ග නොකිරීම, හෝ ප්‍රතිලෝමය.
• වෙනස් අයන අනුපාත ඇති ලවණ හරහා Ksp අනුව ද්‍රාව්‍යතාව පෙළගැස්වීම.
• මිශ්‍ර කිරීමෙන් පසු Q ගණනය කිරීමේදී ද්‍රාවණ දෙකම තනුක කිරීමට අමතක කිරීම.
• දැනටමත් පවතින පොදු අයනයක් නොසලකා හැරීම.
• Ksp ප්‍රකාශනයට ඝනය ඇතුළත් කිරීම.