Bestemme løselighet: 14 trinn (med bilder)

Innhold

Trinn
- Metode 1 av 2: Bruke hurtigregler
- Metode 2 av 2: Beregning av løseligheten til Ksp
Nødvendigheter
Tips
Advarsler

I kjemi brukes løselighet for å beskrive egenskapene til et fast stoff som er blandet med og fullstendig oppløst i en væske, og etterlater ingen uoppløste partikler. Bare (ladede) ioniske forbindelser er løselige. For praktiske formål er det å huske noen regler, eller konsultere en liste med regler, nok til å fortelle deg om de fleste ioniske forbindelser vil stivne når de blandes med vann, eller om en betydelig mengde av dem vil løse seg opp. I virkeligheten vil noen molekyler løse seg opp selv om du ikke ser noen endringer, så for nøyaktige eksperimenter må du vite hvordan du beregner denne mengden.

Trinn

Metode 1 av 2: Bruke hurtigregler

1. Lær mer om ioniske forbindelser. Hvert atom har normalt noen elektroner, men noen ganger får eller mister de et ekstra elektron. Resultatet er en ion med en elektrisk ladning. Når et ion med negativ ladning (et ekstra elektron) møter et ion med positiv ladning (et elektron mangler), binder de seg sammen, akkurat som den negative og positive enden av to magneter. Resultatet er en ionisk binding.

Ioner med negativ ladning kalles anioner, og ioner med positiv ladning kationer.
Normalt er antall elektroner i et atom lik antall protoner, der de elektriske ladningene er i likevekt.

Bilde med tittelen Bestem løselighet trinn 2

2. Vet hva løselighet betyr. Vannmolekyler (H₂O) har en uvanlig struktur, som gjør at de oppfører seg omtrent som en magnet: den ene enden har en positiv ladning mens den andre enden er negativt ladet. Når du blander en ionisk binding med vann, vil disse "vannmagnetene" samle seg rundt den og prøve å trekke de positive og negative ionene fra hverandre. Noen ioniske bindinger er ikke veldig tett satt sammen; disse er løselig, fordi vann vil bryte og løse opp bindingen. Andre kompositter har sterkere bindinger, og er det Ikke løselig,fordi de kan holde sammen til tross for vannmolekylene.

Noen forbindelser har indre bindinger som er sammenlignbare i styrke med vannets trekk. Disse stoffene er moderat løselig, fordi en betydelig del av obligasjonene (men ikke alle) vil bli trukket fra hverandre.

Bilde med tittelen Bestem løselighet Trinn 3

3. Studer reglene for løselighet. Fordi interaksjonene mellom atomer er ganske komplekse, er det ikke alltid intuitivt hvilke forbindelser som er løselige og uløselige. Finn det første ionet i forbindelsen i listen nedenfor for å finne ut hvordan det vanligvis oppfører seg, og sjekk deretter unntakene for å sikre at det andre ionet ikke samhandler uvanlig.

For eksempel for strontiumklorid (SrCl₂), søk etter Sr eller Cl i de fete trinnene angitt nedenfor. Cl er "vanligvis løselig", så sjekk nedenfor for unntak. Sr er ikke erklært som et unntak, så SrCl må være det₂ være løselig.

De vanligste unntakene fra hver regel er listet opp nedenfor. Det er andre unntak, men du vil sannsynligvis ikke se disse i en typisk kjemitime eller lab.

Bilde med tittelen Bestem løselighet Trinn 4

4. Forbindelser er løselige hvis de inneholder alkalimetaller inkludert Li, Na, K, Rb og Cs. Disse kalles også elementene i gruppe IA: litium, natrium, kalium, rubidium og cesium. Nesten alle forbindelser med en av disse ionene er løselig.

Unntak: Li₃PO₄ er ikke løselig.

Bilde med tittelen Bestem løselighet Trinn 5

5. Forbindelser med NO₃, C₂Hu h₃O₂, NEI₂, ClO₃ og ClO₄ er løsbare. Disse er henholdsvis nitrat-, acetat-, nitritt-, klorat- og perklorationer. Merk at acetat ofte forkortes med OAc.

Unntak: Ag(OAc) (sølvacetat) og Hg(OAc)₂ (kvikksølvacetat) er ikke løselige.

AgNO₂ og KClO₄ er bare `delvis løsbare`.

Bilde med tittelen Bestem løselighet trinn 6

6. forbindelser med Cl, Br og I er for det meste løselige. Klorid-, bromid- og jodidioner danner nesten alltid løselige forbindelser, også kjent som halogensaltene.

Unntak: Hvis en av disse bindes til ioner av sølv (Ag), kvikksølv (Hg₂), eller bly (Pb), så er resultatet ikke løselig. Det samme gjelder de mindre vanlige forbindelsene med kobber (Cu) og thallium (Tl).

Bilde med tittelen Bestem løselighet trinn 7

7. Forbindelser med SO₄ er vanligvis løsbare. Sulfationet danner vanligvis løselige forbindelser, men det er flere unntak.

Unntak: Sulfationet danner uløselige forbindelser med følgende ioner: strontium Sr, barium Ba, bly Pb, sølv Ag, kalsium Ca, radium Ra og diatomisk sølv Ag₂. Legg merke til at sølvsulfat og kalsiumsulfat oppløses akkurat nok til å noen ganger kalles moderat løselig.

Bilde med tittelen Bestem løselighet trinn 8

8. Forbindelser med OH eller S er ikke løselige. Dette er henholdsvis hydroksyd- og sulfidioner.

Unntak: Husker du alkalimetallene (gruppe I-A) og hvor godt de liker å danne uløselige forbindelser? Li, Na, K, Rb og Cs danner alle løselige forbindelser med hydroksyd- eller sulfidioner. I tillegg danner hydroksyd løselige salter med jordalkalimetallioner (gruppe II-A): kalsium Ca, strontium Sr og barium Ba. Legg merke til at hydroksydforbindelsene med jordalkali har akkurat nok molekyler til å holde sammen til å noen ganger anses som "dårlig løselige".

Bilde med tittelen Bestem løselighet trinn 9

9. Forbindelser med CO₃ eller PO₄ er ikke løsbare. Sjekk en siste gang for karbonat- og fosfationer, og du bør vite hva du kan forvente av forbindelsen.

Unntak: Disse ionene danner løselige forbindelser med de vanlige stoffene, alkalimetallene Li, Na, K, Rb og Cs, samt med ammonium NH₄.

Metode 2 av 2: Beregning av løseligheten til K_sp

Bilde med tittelen Bestem løselighet trinn 10

1. Finn løselighetsproduktet til konstanten K_sp. Denne konstanten er forskjellig for hver forbindelse, så du må slå den opp i en tabell i læreboken eller på nett. Siden disse verdiene er eksperimentelt bestemt, kan de variere mye fra tabell til tabell, så det er best å bruke tabellen i læreboken din, hvis det er en. Med mindre annet er oppgitt, antar de fleste tabeller en omgivelsestemperatur på 25o C.

For eksempel, hvis du ønsker å løse opp blyjodid (PbI₂), skriv deretter ned likevektskonstanten til løselighetsproduktet. Bruker du bord på bilbo.chm.uri.edu, bruk deretter konstanten 7,1×10.

Bilde med tittelen Bestem løselighet trinn 11

2. Skriv først ned den kjemiske ligningen. Bestem først hvordan forbindelsen deler seg til ioner når den løses opp. Skriv nå en ligning med K_sp på den ene siden og de enkelte ionene på den andre.

For eksempel et molekyl av PbI₂ deler seg i ionene Pb, I og et annet I (du trenger bare å vite eller slå opp ladningen til ett ion, fordi du vet at den totale forbindelsen alltid har en nøytral ladning).

Skriv ned ligningen 7,1×10 = [Pb][I]

Bilde med tittelen Bestem løselighet trinn 12

3. Juster ligningen for å bruke variabler. Skriv om ligningen som et enkelt algebraproblem ved å bruke kunnskapen din om antall molekyler eller ioner. Sett x lik mengden av stoffet som vil oppløses, og omskriv variablene som tallene for hvert ion i form av x.

I vårt eksempel omskriver vi 7,1×10 = [Pb][I]

Siden det bare er ett blyion (Pb) i forbindelsen, vil antall oppløste sammensatte molekyler være lik antall frie blyioner. Så vi kan erstatte [Pb] med x.

Siden det er to jodioner (I) for hvert blyion, kan vi likestille antall jodatomer til 2x.

Ligningen er nå 7,1×10 = (x)(2x)

Bilde med tittelen Bestem løselighet trinn 13

4. Vurder vanlige ioner, hvis noen. Hopp over dette trinnet når du løser opp forbindelsen i rent vann. Imidlertid, hvis forbindelsen er oppløst i en løsning som allerede inneholder ett eller flere av dets bestanddeler (et "vanlig ion"), reduseres løseligheten betydelig. Effekten av de vanlige ionene er mest merkbar i forbindelser som stort sett er uløselige, og i disse tilfellene kan man anta at de aller fleste ioner i likevekt kommer fra ionet som allerede er tilstede i løsningen. Skriv om ligningen med den kjente molare konsentrasjonen (mol per liter, eller M) av ionene som allerede er tilstede i løsningen, og erstatte verdien av x du brukte for det ionet.

For eksempel, hvis vår blyjodforbindelse ble oppløst i en løsning som inneholdt 0,2 M blyklorid (PbCl₂), så kan vi omskrive ligningen som 7,1×10 = (0,2M+x)(2x). Og etter det, fordi 0,2M er en så høyere konsentrasjon enn x, kan vi trygt omskrive dette til 7,1×10 = (0,2M)(2x).

Bilde med tittelen Bestem løselighet trinn 14

5. Løs ligningen. Løs x og vet hvor løselig forbindelsen er. På grunn av måten løselighetskonstanten er definert, vil svaret ditt bli uttrykt som mol av den oppløste forbindelsen per liter vann. Du trenger kanskje en kalkulator for å finne det endelige svaret.

Følgende gjelder løselighet i rent vann, ikke med noen vanlige ioner.

7,1×10 = (x)(2x)

7,1×10 = (x)(4x)

7,1×10 = 4x

(7,1×10) 4 = x

x = ∛((7,1×10) ÷ 4)

x = 1,2 x 10 mol per liter vil løse seg opp. Dette er en veldig liten mengde, så du vet at denne forbindelsen i prinsippet er dårlig løselig.

Nødvendigheter

Tabell over konstanter for løselighetsprodukter (K_sp) for tilkoblinger.

Tips

Hvis du har eksperimentelle data på hvor mye en forbindelse har løst seg opp, kan du bruke den samme ligningen for å løse løselighetskonstanten K_sp.

Advarsler

Det er ingen universelt akseptert definisjon av disse begrepene, men kjemikere er enige om de fleste forbindelsene. Noen kanttilfeller angående forbindelsene med en betydelig andel oppløste og uoppløste molekyler kan beskrives med forskjellige løselighetstabeller.
Noen eldre lærebøker gir NH₄OH igjen som en løselig forbindelse. Dette er feil; små mengder NH₄ og OH-ioner kan observeres, men kan ikke isoleres for å danne en forbindelse.