W chemii rozpuszczalność jest używana do opisania właściwości stałych związków, które są mieszane i całkowicie rozpuszczane w cieczy bez pozostawiania nierozpuszczalnych cząstek. Tylko zjonizowane (naładowane) związki mogą się rozpuszczać. Dla wygody możesz po prostu zapamiętać kilka zasad lub zapoznać się z listą, aby sprawdzić, czy większość stałych związków pozostanie w stanie stałym po umieszczeniu w wodzie, czy też rozpuści się w dużych ilościach. W rzeczywistości niektóre cząsteczki rozpuszczą się, nawet jeśli nie będziesz mógł zobaczyć zmiany. Aby eksperyment odbył się dokładnie, musisz wiedzieć, jak obliczyć ilość, która jest rozpuszczona.
Krok
Metoda 1 z 2: Korzystanie z szybkich reguł
Krok 1. Zbadaj związki jonowe
Normalnie każdy atom ma określoną liczbę elektronów. Czasami jednak atomy zyskują lub tracą elektrony. Wynik jest jon który jest naładowany elektrycznie. Kiedy ujemnie naładowany jon (mający jeden dodatkowy elektron) napotyka dodatnio naładowany jon (tracąc elektron), dwa jony łączą się ze sobą jak dodatni i ujemny biegun magnesu, tworząc związek jonowy.
- Jony naładowane ujemnie nazywane są anion, natomiast dodatnio naładowany jon nazywa się kation.
- W normalnych warunkach liczba elektronów jest równa liczbie protonów w atomie, co neguje jego ładunek elektryczny.
Krok 2. Zrozum temat rozpuszczalności
Cząsteczki wody (H2O) ma niezwykłą strukturę przypominającą magnes. Jeden koniec ma ładunek dodatni, podczas gdy drugi koniec jest naładowany ujemnie. Kiedy związek jonowy zostanie umieszczony w wodzie, „magnes” wody otoczy go i spróbuje przyciągnąć i oddzielić jony dodatnie i ujemne. Wiązania w niektórych związkach jonowych nie są bardzo silne. Taki związek rozpuszczalne w wodzie ponieważ woda oddzieli jony i rozpuści je. Niektóre inne związki mają silniejsze wiązania, dzięki czemu nierozpuszczalny w wodzie pomimo otoczenia przez cząsteczki wody.
Różne inne związki mają wewnętrzne wiązania, które są tak silne, jak siła przyciągania molekuł przez wodę. Takie związki nazywane są słabo rozpuszczalny w wodzie ponieważ duża część związku jest przyciągana przez wodę, ale reszta jest nadal stopiona.
Krok 3. Poznaj zasady rozpuszczalności
Oddziaływania międzyatomowe są dość złożone. Związków rozpuszczalnych lub nierozpuszczalnych w wodzie nie da się po prostu zobaczyć intuicyjnie. Znajdź pierwszy jon w związku, którego szukasz na poniższej liście, aby określić jego zachowanie. Następnie sprawdź, czy nie ma wyjątków, aby upewnić się, że drugi jon nie ma żadnych nietypowych interakcji.
- Na przykład, aby sprawdzić chlorek strontu (SrCl2), poszukaj Sr lub Cl w poniższych krokach pogrubioną czcionką. Cl jest „zazwyczaj rozpuszczalny w wodzie”, więc sprawdź następny pod kątem wyjątków. Sr nie jest objęty wyjątkiem, więc SrCl2 zdecydowanie rozpuszczalny w wodzie.
- Poniżej wymieniono najczęstsze wyjątki od każdej reguły. Istnieje kilka innych wyjątków, ale prawdopodobnie nie można ich znaleźć w ogóle na zajęciach laboratoryjnych lub chemicznych.
Krok 4. Związki mogą zostać rozpuszczone, jeśli zawierają metale alkaliczne, w tym Li+, Na+, K+, Rb+i Cs+.
Pierwiastki te są również znane jako pierwiastki z grupy IA: lit, sód, potas, rubid i cez. Prawie wszystkie związki zawierające jeden z tych jonów są rozpuszczalne w wodzie.
-
Wyjątek:
Li3PO4 nierozpuszczalne w wodzie.
Krok 5. NIE Związki3-, C2h3O2-, NIE2-, ClO3-i ClO4- Rozpuszczalny w wodzie.
Nazwy to odpowiednio jony azotanowe, octanowe, azotynowe, chloranowe i nadchloranowe. Zauważ, że acetat jest często skracany do OAC.
-
Wyjątek:
Ag(OAc) (octan srebra) i Hg(OAc)2 (octan rtęci) jest nierozpuszczalny w wodzie.
- AgNO2- i KClO4- tylko „lekko rozpuszczalny w wodzie”.
Krok 6. Cl. związki-, Br-, i ja- zwykle słabo rozpuszczalny w wodzie.
Jony chlorkowe, bromkowe i jodkowe zawsze tworzą rozpuszczalne w wodzie związki zwane halogenkami.
-
Wyjątek:
Jeśli jeden z tych jonów zwiąże jon srebra Ag+, rtęć Hg22+lub prowadzić Pb2+, powstały związek jest nierozpuszczalny w wodzie. To samo dotyczy mniej popularnego związku, a mianowicie pary Cu+ i tal Tl+.
Krok 7. Związki zawierające SO42- ogólnie rozpuszczalny w wodzie.
Jon siarczanowy zwykle tworzy związki rozpuszczalne w wodzie, ale są pewne wyjątki.
-
Wyjątek:
Jon siarczanowy tworzy nierozpuszczalne w wodzie związki z: strontem Sr2+, bar Ba2+, prowadzić Pb2+, srebrny Ag+, wapń Ca2+, rad Ra2+, oraz dwuatomowe srebro Ag22+. Zauważ, że siarczan srebra i siarczan wapnia są wystarczająco rozpuszczalne, że niektórzy nazywają je słabo rozpuszczalnymi w wodzie.
Krok 8. Związki zawierające OH- lub S2- nierozpuszczalne w wodzie.
Powyższe jony są nazwane wodorotlenkiem i siarczkiem.
-
Wyjątek:
Pamiętasz o metalach alkalicznych (Grupy I-A) i jak łatwo jony pierwiastków z tych grup tworzą związki rozpuszczalne w wodzie? Li+, Na+, K+, Rb+i Cs+ tworzy rozpuszczalne w wodzie związki z jonami wodorotlenowymi lub siarczkowymi. Ponadto wodorotlenki tworzą również rozpuszczalne w wodzie sole z jonami metali ziem alkalicznych (grupa II-A): wapń Ca2+, stront Sr2+i baru Ba2+. Zwróć uwagę, że związki wytwarzane z wodorotlenków i ziem alkalicznych wciąż mają wystarczająco dużo połączonych ze sobą cząsteczek, że czasami są nazywane „lekko rozpuszczalnymi w wodzie”.
Krok 9. Związki zawierające CO32- lub PO43- nierozpuszczalne w wodzie.
Jeszcze jedna kontrola jonów węglanowych i fosforanowych. Powinieneś już wiedzieć, co stanie się ze związkiem jonów.
-
Wyjątek:
Jony te tworzą rozpuszczalne w wodzie związki z metalami alkalicznymi, a mianowicie Li+, Na+, K+, Rb+i Cs+, podobnie jak amon NH4+.
Metoda 2 z 2: Obliczanie rozpuszczalności przez Ksp
Krok 1. Znajdź stałą rozpuszczalności iloczynu Ksp.
Każdy związek ma inną stałą, musisz to sprawdzić w tabeli w podręczniku lub w Internecie. Ponieważ wartości są wyznaczane eksperymentalnie, różne tabele mogą wyświetlać różne stałe. Zdecydowanie zaleca się korzystanie z tabel w podręczniku, jeśli je posiadasz. O ile nie podano inaczej, większość tabel zakłada, że temperatura wynosi 25ºC.
Na przykład, jeśli rozpuszczony jest jodek ołowiu PbI2, napisz stałą rozpuszczalności produktu. Odnosząc się do tabeli na bilbo.chm.uri.edu, użyj stałej 7, 1×10–9.
Krok 2. Zapisz równanie chemiczne
Najpierw określ proces, w którym związek rozdziela się na jony po rozpuszczeniu. Następnie napisz równanie chemiczne z Ksp z jednej strony i jony składowe z drugiej.
- Na przykład cząsteczka PbI.2 podzielone na jony Pb2+, I-, a ja. jony-. (Wystarczy znać lub poszukać ładunku jednego jonu, ponieważ związek jako całość ma ładunek neutralny).
- Napisz równanie 7, 1×10–9 = [Pb2+][I-]2
Krok 3. Zmień równanie na zmienną
Przepisz równanie jako prosty problem algebraiczny, korzystając ze znajomości liczby cząsteczek i jonów. W tym równaniu x jest liczbą rozpuszczalnych związków. Przepisz zmienne, które reprezentują liczbę każdego jonu w postaci x.
- W tym przykładzie równanie zostało przepisane jako 7, 1×10–9 = [Pb2+][I-]2
- Ponieważ jest jeden jon ołowiu (Pb2+) w związku liczba rozpuszczonych cząsteczek związku jest równa liczbie wolnych jonów ołowiu. Teraz możemy napisać [Pb2+] przeciwko x.
- Ponieważ istnieją dwa jony jodu (I-) dla każdego jonu ołowiu liczbę atomów jodu można zapisać jako 2x.
- Teraz równanie to 7, 1×10–9 = (x)(2x)2
Krok 4. Jeśli to możliwe, weź pod uwagę inne normalnie obecne jony
Pomiń ten krok, jeśli związek jest rozpuszczony w czystej wodzie. Gdy związek rozpuści się w roztworze, który już zawiera jeden lub więcej jonów składowych („wspólne jony”), jego rozpuszczalność znacznie wzrośnie. Ogólny efekt jonowy najlepiej widać w związkach, które są w dużej mierze nierozpuszczalne w wodzie. W tym przypadku można założyć, że większość jonów w stanie równowagi pochodzi z jonów już obecnych w roztworze. Przepisz równanie reakcji tak, aby zawierało znane stężenie molowe (mole na litr lub M) jonu już obecnego w roztworze, zastępując w ten sposób wartość x użytą dla jonu.
Na przykład, jeśli związek jodku ołowiu jest rozpuszczony w roztworze zawierającym 0,2 M chlorku ołowiu (PbCl2) wtedy równanie będzie 7, 1×10–9 = (0, 2M+x)(2x)2. Następnie, ponieważ 0,2 M to stężenie bardziej skoncentrowane niż x, równanie można przepisać jako 7,1 × 10–9 = (0, 2M)(2x)2.
Krok 5. Rozwiąż równanie
Rozwiąż x, aby dowiedzieć się, jak rozpuszczalny jest związek w wodzie. Ponieważ stała rozpuszczalności została już ustalona, odpowiedzią jest liczba moli związku rozpuszczonego na litr wody. Do obliczenia ostatecznej odpowiedzi może być potrzebny kalkulator.
- Poniższa odpowiedź dotyczy rozpuszczalności w czystej wodzie, bez wspólnych jonów.
- 7, 1×10–9 = (x)(2x)2
- 7, 1×10–9 = (x)(4x2)
- 7, 1×10–9 = 4x3
- (7, 1×10–9) 4 = x3
- x = ((7, 1×10–9) ÷ 4)
- x = 1, 2x10-3 mole na litr rozpuszczą się. Ta ilość jest tak mała, że jest zasadniczo nierozpuszczalna w wodzie.
