Hvordan til at beregne den molære opløselighed
Når forbindelser bestående af et metal og metallisk - benævnt ionforbindelser - opløses i vand, undergår de en proces kaldet "dissociation", hvor de sammensatte bryder ind i deres respektive ioner (se referencerne 1, afsnit 3). Calciumchlorid, CaCl2, for eksempel, vil dissociere i Ca (2+) ioner og et par Cl (-) ioner. Men mange forbindelser udviser begrænset opløselighed i vand. Det vil sige, en vis mængde af forbindelsen opløses, og resten forbliver som et faststof. Chemists udtrykke denne proces med ligevægt udtryk og de udtrykker, i hvilken udstrækning et materiale opløses med en parameter kaldet opløselighed produkt konstant eller Ksp (se referencer 2). Kemikere bestemme KSP værdier, som de har gjort tilgængelige i litteraturen, fra den molære opløselighed af en forbindelse. Derfor, hvis du kender KSP for et givet stof, kan du arbejde baglæns for at bestemme dens molære opløselighed.
Instruktioner
• Skriv en ligevægtssituation udtryk for opløsningen af forbindelse, hvis molære opløselighed vil blive beregnet. For eksempel vil ligevægten udtryk for calciumhydroxid, Ca (OH) 2, ligner Ca (OH) 2 <---> Ca (2+) + 2 OH (-).
• Find KSP værdi for den pågældende forbindelse. Talrige hjemmesider, som dem, der i afsnittet Ressourcer, disse oplysninger i tabelform. I dette tilfælde, calciumhydroxid udviser en Ksp på 7,9 x 10 ^ -6.
• Skriv Ksp udtryk for ligevægtsreaktion skrevet i trin 1. For et generisk forbindelse AnBm, hvor n og m repræsenterer indeks af elementer A og B, ligevægten ekspression tager form AnBm <---> na (M +) + mb (n-). KSP ekspression så bliver Ksp = [A (m +)] ^ n * [B (n -)] ^ m (se referencerne 3, slide 6), hvor firkantede parenteser angiver koncentration i enheder af mol per liter og hat symbol, ^, repræsenterer en eksponent. Således, til ekspression i trin 1 for Ca (OH) 2, Ksp = [Ca (2+)] * [OH (-)] ^ 2.
• Tildel en ligevægt værdien af "X" til en af de ioner. Teknisk set kan du tildele denne værdi til nogen af de ioner, men kemikere normalt tildele denne værdi til den ion med den laveste koefficient i en afbalanceret ligning. I tilfælde af calciumhydroxid, Ca (2+) udviser en koefficient på en og derfor x repræsenterer koncentrationen af Ca (2+). Ifølge den afbalancerede ligning i trin 1, opløsningen af calciumhydroxid producerer to hydroxidioner til hver calciumion. Som sådan, at koncentrationen af OH (-) bliver "2x".
• erstatte "x" værdier fra trin 4 i KSP udtryk fra trin 3 og sæt dette udtryk lig KSP værdi fundet i trin 2. For calciumhydroxid, Ksp = [Ca (2+)] * [OH (-) ] ^ 2 = x * (2x) ^ 2 = 7,9 x 10 ^ -6. Forenkling dette udtryk giver 4x ^ 3 = 7,9 x 10 ^ -6.
• Løs ekspression fra trin 5 for x. I eksemplet fra trin 5, først opdele begge sider med 4 for at give x ^ 3 = 2,0 x 10 ^ -6. Derefter tage kubikroden af begge parter til at give x = 0,013.
• Bestem den molære opløselighed ved at udregne forholdet mellem koefficienterne af ionen, der var repræsenteret med x og udgangsforbindelsen i ligevægt udtryk fra trin 1, multiplicerer x ved dette forhold. For præsenteres her eksempel er x repræsenteret Ca (2+), og koefficienterne af Ca (2+) og Ca (OH) 2 var begge 1. Derfor er det molære forhold mellem Ca (OH) 2 og Ca (2+) er 1: 1 eller 1/1. Det molære opløselighed af Ca (OH) 2 er derfor 0,013 * 1/1 = 0,013 mol pr.