Пример прашања што дискутираат за растворливоста и производот на растворливоста
Растворливоста и производот на растворливост (Ksp) се важни концепти во хемијата поврзани со заситените раствори и растворливоста на супстанцијата во раствор. Разбирањето на оваа тема може да ни помогне да предвидиме колку ќе биде растворлива солта во раствор и како различните фактори влијаат на таа растворливост. Оваа статија ќе разгледа неколку примери на проблеми и нивните решенија поврзани со растворливоста и Ksp.
Основни концепти
Растворливоста (S) е максималната количина на супстанција што може да се раствори во растворувач за да формира заситен раствор на дадена температура. Вообичаено, растворливоста се изразува во единици на моларност (mol/L).
Производот на растворливост (Ksp) е рамнотежна константа за дисоцијација на електролити кои се многу малку растворливи во вода. Ksp дава информации за степенот до кој солта ќе се раствори во вода и е производ од концентрациите на јоните во заситен раствор, секој од нив подигнат на степен на неговиот стехиометриски коефициент.
На пример, ако имаме сол AxBy која дисоцира на јони според равенката:
\[ \text{AxBy (s)} \rightleftharpoons xA^{n+} (aq) + yB^{m-} (aq) \]
Значи, Ksp може да се напише како:
\[ \text{Ksp} = [A^{n+}]^x [B^{m-}]^y \]
Примерни прашања и дискусии
Пример за прашање 1
Прашање:
Пресметајте ја растворливоста на AgCl3 (Ksp = 1.8 пати 10^{-10})) во чиста вода.
Пембахасан:
Ksp (AgCl) = 1.8 x (10^{-10}) mol²/L²
Реакција на дисоцијација:
\[AgCl (s) \rightleftharpoons Ag^+ (aq) + Cl^- (aq)\]
Да претпоставиме дека растворливоста на \(AgCl\) е S mol/L. Тогаш, концентрациите на \(Ag^+\) и \(Cl^-\) во заситен раствор ќе бидат еднакви на S mol/L.
Ksp равенка:
\[Ksp = [Ag^+][Cl^-]\]
Заменете ја вредноста на S:
\[1.8 \times 10^{-10} = S \times S\]
\[S^2 = 1.8 \times 10^{-10}\]
\[S = \sqrt{1.8 \times 10^{-10}} \]
\[S = 1.34 \times 10^{-5} \, \text{mol/L}\]
Значи, растворливоста на AgCl во чиста вода е 1.34 пати 10^{-5}) mol/L.
Пример за прашање 2
Прашање:
Колкава е растворливоста на \(CaF_2\) (Ksp = \(3.9 \times 10^{-11}\)) во чиста вода?
Пембахасан:
Реакција на дисоцијација:
\[CaF_2 (s) \rightleftharpoons Ca^{2+} (aq) + 2F^- (aq)\]
Да претпоставиме дека растворливоста на \(CaF_2\) е S mol/L. Тогаш, концентрацијата на \(Ca^{2+}\) во заситен раствор е S mol/L, а концентрацијата на \(F^-\) е 2S mol/L.
Ksp равенка:
\[Ksp = [Ca^{2+}][F^-]^2\]
Заменете ја вредноста на S:
\[3.9 пати 10^{-11} = S пати (2S)^2\]
\[3.9 пати 10^{-11} = S пати 4S^2\]
\[3.9 \times 10^{-11} = 4S^3\]
\[S^3 = \frac{3.9 \times 10^{-11}}{4}\]
\[S^3 = 9.75 \times 10^{-12}\]
\[S = \sqrt[3]{9.75 \times 10^{-12}}\]
\[S приближно 2.1 пати 10^{-4} \, \text{mol/L}\]
Значи, растворливоста на CaF2 во чиста вода е 2.1 пати 10^{-4}) mol/L.
Пример за прашање 3
Прашање:
Колкава е растворливоста на PbCl2 (Ksp = 1.7 пати 10^{-5})) во раствор од 0.1 M HCl?
Пембахасан:
Реакција на дисоцијација:
\[PbCl_2 (s) \rightleftharpoons Pb^{2+} (aq) + 2Cl^- (aq)\]
Да претпоставиме дека растворливоста на \(PbCl_2\) е S mol/L. Тогаш, концентрацијата на \(Pb^{2+}\) во заситен раствор е S mol/L, а дополнителната концентрација на \(Cl^-\) од дисоцијацијата на \(PbCl_2\) е 2S mol/L.
Сепак, постои и \(Cl^-\) од \(HCl\) кој веќе постои дури 0.1 M.
Ksp равенка:
\[Ksp = [Pb^{2+}][Cl^-]^2\]
Заменете ги вредностите на S и \(Cl^-\):
\[1.7 пати 10^{-5} = S пати (0.1 + 2S)^2\]
Бидејќи 0.1 M (Cl^-) е многу поголемо од 2S, 0.1 + 2S е приближно 0.1).
Значи, пресметката станува поедноставна:
\[1.7 пати 10^{-5} = S пати (0.1)^2\]
\[1.7 пати 10^{-5} = S пати 0.01\]
\[S = \frac{1.7 \times 10^{-5}}{0.01}\]
\[S = 1.7 \times 10^{-3} \, \text{mol/L}\]
Значи, растворливоста на PbCl2 во HCl е 1.7 пати 10^{-3}) mol/L.
Пример за прашање 4
Прашање:
Пресметајте ја растворливоста на BaSO4 (Ksp = 1.1 пати 10^{-10})) во раствор што содржи 0.01 M(Na2SO4).
Пембахасан:
Реакција на дисоцијација:
\[BaSO_4 (s) \rightleftharpoons Ba^{2+} (aq) + SO_4^{2-} (aq)\]
Да претпоставиме дека растворливоста на \(BaSO4\) е S mol/L. Тогаш, концентрацијата на \(Ba^{2+}\) во заситен раствор е S mol/L, а концентрацијата на \(SO4^{2-}\) на \(BaSO4\) е S mol/L. Сепак, постојат \(0.01\) M \(SO4^{2-}\) на \(Na_2SO4\).
Ksp равенка:
\[Ksp = [Ba^{2+}][SO_4^{2-}]\]
Заменете ги вредностите на S и \(SO_4^{2-}\):
\[1.1 \times 10^{-10} = S \times (0.01 + S)\]
Бидејќи \(0.01\) M \(SO_4^{2-}\) е многу поголем од S, \(0.01 + S \приближно 0.01\).
Значи, пресметката станува поедноставна:
\[1.1 пати 10^{-10} = S пати 0.01\]
\[S = \frac{1.1 \times 10^{-10}}{0.01}\]
\[S = 1.1 \times 10^{-8} \, \text{mol/L}\]
Според тоа, растворливоста на \(BaSO4\) во раствор што содржи \(0.01\) M \(Na_2SO4\) е \(1.1 \times 10^{-8}\) mol/L.
Заклучок
Преку горенаведените примери за проблеми, можеме да видиме како концептите за растворливост и производ на растворливост (Ksp) се применуваат во различни ситуации. Ова разбирање е клучно во хемиската анализа, особено кога сакаме да ја одредиме растворливоста на одредена сол под различни услови, како на пример во чист растворувач или во присуство на заеднички јон. Способноста за решавање на овие проблеми ни помага во многу практични апликации, вклучувајќи фармацевтски производи, хемија на животната средина и прочистување на материјали.
Важно е да се напомене дека растворливоста на солта не зависи само од вредноста на Ksp, туку може да биде под влијание и на концентрацијата на други јони во растворот, температурата и pH вредноста на околината. Со користење на основни принципи на хемијата и едноставно пресметување, можеме да ги предвидиме и контролираме феномените на растворливост во различни хемиски системи.
