Cum se determină solubilitatea

Solubilitatea este utilizată în chimie pentru a descrie proprietățile compușilor solizi care se dizolvă complet într-un fluid fără a lăsa particule nedizolvate. Doar compușii ionici (cu încărcătură energetică) sunt solubili. În scopuri practice, memorarea unor reguli sau utilizarea unei liste este suficientă pentru a vă informa dacă majoritatea compușilor ionici se vor dizolva atunci când vor fi aruncați în apă sau dacă vor deveni solizi. De fapt, unele molecule se dizolvă chiar dacă nu vedeți schimbarea, astfel încât, pentru a face experimente exacte, trebuie să știți cum să calculați această sumă.

conținut

Pași
Metoda 1utilizarea regulilor rapide
Metoda 2calculul solubilității de la ksp
Materiale necesare
Sfaturi
Avertismente
Surse și cotatii

pași

Metoda 1
Utilizarea regulilor rapide

Imaginea cu titlul Determinați solubilitatea Pasul 1

Aflați mai multe despre compușii ionici. Fiecare atom are de obicei un anumit număr de electroni, dar câteodată primește un electron în plus sau o pierde. Rezultatul este a ion, care are o încărcătură electrică. Atunci când un ion încărcat negativ (electron plus) se întâlnește cu un altul cu o sarcină pozitivă (electron minus), ele se reunesc ca polii pozitivi și negativi ai doi magneți. Rezultatul este un compus ionic.

Sunt numiți ioni încărcați negativ anioni, în timp ce cei cu o taxă pozitivă sunt cationi.
În mod normal, numărul de electroni dintr-un atom este egal cu numărul de protoni, ceea ce anulează încărcăturile electrice.

Imaginea intitulată Determinați solubilitatea Pasul 2

Înțelegeți solubilitatea. Moleculele de apă (H₂O) au o structură neobișnuită care le face să arate ca niște magneți: un capăt are o sarcină pozitivă, iar celălalt unul negativ. Când arunci un compus ionic în apă, acești "magneți" se vor aduna în jurul lui, încercând să separe ionii pozitivi și negativi. Unii compuși ionici nu sunt bine legați, așa că sunt solubil, deoarece apa le poate separa și le poate dizolva. Alții sunt uniți mai puternic și sunt insolubil, deoarece acestea se pot menține împreună, în ciuda moleculelor de apă.

Unii compuși au legături interne a căror rezistență este similară cu aceea a apei. Sunt chemați ușor solubil, deoarece o cantitate mare de compus va fi separată, dar restul rămâne legat.

Imaginea intitulată Determinați solubilitatea Pasul 3

Studiați regulile de solubilitate. Deoarece interacțiunile dintre atomi sunt destul de complexe, nu este întotdeauna clar ce compuși sunt solubili și care sunt insolubili. Căutați primul ion al compusului din lista de mai jos pentru a afla cum se comportă și verificați excepțiile pentru a vă asigura că al doilea ion nu are o interacțiune neobișnuită.

De exemplu, pentru a verifica clorura de stronțiu (SrCl₂), căutați pe Domnul sau pe Cl în pașii evidențiați mai jos. Cl este "esențial solubil", așa că priviți sub el și vedeți dacă există excepții. Sr nu este listat ca o excepție, deci SrCl₂ trebuie să fie solubil.
Cele mai comune excepții de la fiecare regulă sunt scrise sub ea. Există și alte excepții, dar rareori le veți găsi într-o clasă de chimie tipică sau într-un laborator.

Imaginea intitulată Determinarea solubilității Pasul 4

Compușii sunt solubili dacă conțin metale alcaline, inclusiv Li⁺, în⁺, K⁺, rb⁺, și Cs⁺. Se mai numesc elemente de grup IA: litiu, sodiu, potasiu, rubidiu și cesiu. Aproape toți compușii care includ unul din acești ioni sunt solubili.

excepție: Li₃PO₄ este insolubil.

Imaginea intitulată Determinați solubilitatea Pasul 5

Compuși NO₃^-, C₂H₃₂^-, NU₂^-, ClO₃^-, și ClO₄^- sunt solubile. Respectiv, acestea sunt ionii nitrați, acetat, nitrit, clorat și perclorat. Rețineți că acetatul este uneori abreviat ca OAc.

excepții: Ag (OAc) (acetat de argint) și Hg (OAc)₂ (acetat de mercur) sunt insolubile.
AgNC₂^- și KCIO₄^- sunt "slab solubile".

Imaginea intitulată Determinați solubilitatea Pasul 6

Compușii Cl^-, br^- și eu^- de obicei solubil. Clorurile, bromurile și iodurile aproape întotdeauna formează compuși solubili, numiți săruri de halogen.

excepție: dacă oricare dintre acești ioni formează un compus cu argint Ag⁺, mercur Hg₂²⁺ sau plumb Pb²⁺, rezultatul va fi insolvabil. Același lucru este valabil și pentru compușii mai puțin obișnuiți formați cu cupru Cu⁺ și cu taliu Tl⁺.

Imaginea intitulată Determinați solubilitatea Pasul 7

Compușii care conțin So₄² de obicei solubil. Ionul sulfat formează de obicei compuși solubili, dar există câteva excepții.

excepții: sulfatul formează compuși insolubili cu următorii ioni: stronțiu Sr²⁺, bariu ba²⁺, conduce Pb²⁺, argint Ag⁺, Ca calciu²⁺, radio ra²⁺și argintul diatomic Ag₂²⁺. Rețineți că sulfatul de argint și sulfatul de calciu se dizolvă suficient pentru a fi considerați puțin solubili de către unii oameni.

Imaginea cu titlul Determinați solubilitatea Pasul 8

Care conțin compuși OH^- sau S² sunt insolubile. Acestea sunt ionii de hidroxid și de sulfură respectiv.

excepții: amintiți-vă metalele alcaline (Grup IA) și cum le place să formeze compuși solubili? Li⁺, în⁺, K⁺, rb⁺ și Cs⁺ toate formează compuși solubili cu ionii de hidroxid sau de sulfură. În plus, hidroxidul formează săruri solubile cu ionii alcalino-pământoși (Grupa IIA): calciu Ca²⁺, stronțiu Sr²⁺ și bariu Ba²⁺. Rețineți că compușii care rezultă din legătura dintre hidroxid și un metal alcalino-pământos au molecule suficiente pentru a rămâne legate între ele și uneori sunt considerate "slab solubile".

Imaginea intitulată Determinați solubilitatea Pasul 9

Compușii care conțin CO₃² sau PO₄³ sunt insolubile. Priviți cu grijă ionii de carbonat și fosfat și veți ști ce să așteptați de la compus.

excepții: acești ioni formează compuși solubili cu metalele alcaline Li⁺, în⁺, K⁺, rb⁺ și Cs⁺, așa cum era de așteptat, și cu amoniu NH₄⁺.

Metoda 2
Calculul solubilității de la K_sp

Imaginea intitulată Determinați solubilitatea Pasul 10

Verificați constanta produsului de solubilitate K_sp. Acesta variază pentru fiecare compus, prin urmare, va trebui să observați un tabel în manualul dvs. sau să căutați pe internet. Deoarece aceste valori sunt determinate de experimente, ele pot varia foarte mult în funcție de tabel. Deci este mai bine să folosiți manualul dacă există unul. Dacă nu indicați altfel, majoritatea tabelelor presupun că lucrați la 25 de grade Celsius.

De exemplu, dacă se dizolvă iodura de plumb II sau PbI₂, notați constanta produsului de solubilitate. Dacă utilizați masa în [1], utilizați constanta 7,1 × 10^-9.

Imaginea intitulată Determinați solubilitatea Pasul 11

Asamblați ecuația chimică. Mai întâi, determină modul în care compusul se separă în ioni atunci când se dizolvă. Apoi asamblează o ecuație cu K_sp pe de o parte și ionii constituenți pe cealaltă parte.

De exemplu, o moleculă de PbI₂ este împărțită în ioni de Pb²⁺, eu^-și o secundă^--. (Trebuie doar să cunoașteți sau să verificați încărcarea unuia dintre ioni, deoarece știți că compusul total va avea întotdeauna o încărcare neutră).
Scrieți ecuația 7,1 × 10^-9 = [Pb²⁺] I^-]²

Imaginea cu titlul Determinați solubilitatea Pasul 12

Modificați ecuația pentru a utiliza variabilele. Rescrieți ecuația ca o problemă simplă de algebră folosind ceea ce știți despre numărul de molecule și ioni. Definiți x ca cantitatea de compus care va dizolva și rescrie variabilele reprezentând numerele fiecărui ion în termeni de x.

În exemplul nostru, trebuie să rescriem 7.1 × 10^-9 = [Pb²⁺] I^-]².
Deoarece există un atom de plumb (Pb) în compus, numărul de molecule dizolvate va fi egal cu numărul de atomi de plumb liberi. Prin urmare, putem defini [Pb²⁺] ca x.
Deoarece există doi ioni de iodură (I) pentru fiecare atom de plumb, putem rescrie numărul atomilor de iodură ca 2x.
Ecuația este acum de 7,1 × 10^-9 = (x) (2x)².

Imaginea intitulată Determinați solubilitatea Pasul 13

Numără atomii obișnuiți, dacă există. Treceți peste această etapă dacă dizolvați compusul în apă pură. Dacă compusul este dizolvat într-o soluție care are deja unul sau mai mulți ioni constituenți, adică un ion obișnuit, solubilitatea va scădea semnificativ. Efectul este cel mai notabil în compușii care sunt în mare parte insolubili, iar în aceste cazuri se poate presupune că marea majoritate a ionilor în echilibru provine de la ionii deja prezenți în soluție. Rescrieți ecuația pentru a include concentrația molară cunoscută (mol pe litru sau M) a ionilor deja prezenți în soluție, substituind valoarea x folosită pentru acel ion.

De exemplu, dacă compusul iodură de plumb II se dizolvă într-o soluție de 0,2 M, ecuația ar arăta astfel: 7,1 x 10^-9 = (0,2M + x) (2x)². Apoi, deoarece 0,2 M este o concentrație mult mai mare decât x, putem rescrie în siguranță ca 7,1 × 10^-9 = (0,2M) (2x)².

Imaginea intitulată Determinați solubilitatea Pasul 14

Rezolvați ecuația. Rezolvați pentru x și veți ști cât de mult este compusul solubil. Datorită modului în care este definită constanta de solubilitate, răspunsul său va fi în moli de compus dizolvat pe litru de apă. Este posibil să aveți nevoie de un calculator pentru a găsi răspunsul final.

Următoarea soluție se referă la solubilitatea în apă pură, fără ioni în comun.
7,1 × 10^-9 = (x) (2x)²
7,1 × 10^-9 = (x) (4x²)
7,1 × 10^-9 = 4x³
(7,1 x 10^-9) ÷ 4 = x³
x = ∛ ((7,1 × 10^-9) ÷ 4)
x = 1,2 x 10^-3 molii pe litru se vor dizolva. Aceasta este o cantitate foarte mică, prin urmare, compusul este în esență insolubil.

Materiale necesare

Tabelul constantei de produs de solubilitate al compușilor (K_sp).

sfaturi

Dacă aveți date experimentale cu privire la cantitatea de compus dizolvată, puteți utiliza aceeași ecuație pentru a găsi produsul K solubilitate constantă_sp.

avertismente

Nu există o definiție universală a acestor termeni, dar chimiștii sunt de acord cu majoritatea compușilor. Unii compuși cu cantități semnificative de molecule dizolvate și nedizolvate pot fi descrise diferit în tabelele de solubilitate.
Unele manuale mai vechi listă NH₄OH ca compus solubil, ceea ce reprezintă o greșeală - cantități mici de ioni de NH₄⁺ și OH^- pot fi detectate, dar ele nu pot fi izolate pentru a forma un compus.