Az oldhatóság kiszámítása: 14 lépés (képekkel)

2024 Szerző: Jason Gerald | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-15 08:16

A kémiában az oldhatóság a szilárd vegyületek tulajdonságainak leírására szolgál, amelyeket folyadékkal kevernek és teljesen feloldanak anélkül, hogy oldhatatlan részecskéket hagynának. Csak ionizált (töltött) vegyületek oldódhatnak fel. A kényelem kedvéért egyszerűen megjegyezhet néhány szabályt, vagy megtekintheti a listát, hogy a legtöbb szilárd vegyület szilárd marad -e, ha vízbe helyezi, vagy nagy mennyiségben feloldódik. Valójában néhány molekula akkor is feloldódik, ha nem látja a változást. Annak érdekében, hogy a kísérlet pontosan megtörténhessen, tudnia kell, hogyan kell kiszámítani az oldott mennyiséget.

Lépés

1/2 módszer: Gyorsszabályok használata

1. lépés. Tanulmányozza az ionos vegyületeket

Általában minden atomnak meghatározott számú elektronja van. Néha azonban az atomok elektronokat nyernek vagy veszítenek. Az eredmény a ion amely elektromos töltésű. Amikor egy negatív töltésű ion (egy extra elektronnal) pozitív töltésű ionnal találkozik (elveszít egy elektronot), a két ion összekapcsolódik, mint a mágnes pozitív és negatív pólusa, és ionos vegyületet hoz létre.

• Negatívan töltött ionokat neveznek anion, míg a pozitív töltésű iont ún kation.
• Normál körülmények között az elektronok száma megegyezik az atomban lévő protonok számával, ezáltal meghiúsítva annak elektromos töltését.

2. lépés: Az oldhatóság témájának megértése

Vízmolekulák (H.₂O) szokatlan szerkezetű, hasonló a mágneshez. Az egyik vég pozitív, míg a másik vége negatív töltésű. Amikor egy ionos vegyületet vízbe helyeznek, a víz "mágnes" körülveszi, és megpróbálja vonzani és elválasztani a pozitív és negatív ionokat. Egyes ionos vegyületek kötései nem túl erősek. Ilyen vegyület vízben oldódó mert a víz elválasztja és feloldja az ionokat. Néhány más vegyület erősebb kötéssel rendelkezik, így vízben nem oldódik annak ellenére, hogy vízmolekulák veszik körül.

Számos más vegyületnek olyan belső kötései vannak, amelyek ugyanolyan erősek, mint amennyire a víz vonzza a molekulákat. Az ilyen vegyületeket ún vízben kevéssé oldódik mert a vegyület nagy részét víz vonzza, de a többi még összeolvadt.

3. lépés Ismerje meg az oldhatóságra vonatkozó szabályokat

Az atomközi interakciók meglehetősen bonyolultak. A vízben oldódó vagy oldhatatlan vegyületeket nem lehet egyszerűen intuitív módon látni. Keresse meg a vegyület első ionját, amelyet az alábbi listában keres, hogy meghatározza viselkedését. Ezután ellenőrizze az esetleges kivételeket, és győződjön meg arról, hogy a második ionnak nincsenek szokatlan kölcsönhatásai.

• Például a stroncium -klorid (SrCl₂), keresse meg az Sr vagy Cl kifejezést az alábbi vastagon szedett lépésekben. A Cl "általában vízben oldódó", ezért a következőt ellenőrizze a kivételek miatt. Az Sr nem szerepel a kivételben, így az SrCl₂ határozottan oldódik vízben.
• Az alábbiakban felsoroljuk az egyes szabályok leggyakoribb kivételeit. Van néhány más kivétel is, de valószínűleg nem fognak találni laboratóriumban vagy általában kémia órán.

4. lépés A vegyületek feloldhatók, ha alkálifémeket, köztük Li -t tartalmaznak⁺, Na⁺, K⁺, Rb⁺, és Cs⁺.

Ezeket az elemeket IA csoport elemeknek is nevezik: lítium, nátrium, kálium, rubídium és cézium. Szinte az összes ilyen iont tartalmazó vegyület vízben oldódik.

• Kivétel:

  Li₃PO₄ vízben oldhatatlan.

5. lépés NEM Vegyületek₃^-, C₂H₃O₂^-, NEM₂^-, ClO₃^-és ClO₄^- vízben oldódik.

A nevek nitrát, acetát, nitrit, klorát és perklorát ionok. Vegye figyelembe, hogy az acetátot gyakran rövidítik OAC -ra.

• Kivétel:

  Ag (OAc) (ezüst -acetát) és Hg (OAc)₂ (higany -acetát) vízben nem oldódik.

• AgNO₂^- és KClO₄^- csak "vízben kevéssé oldódik".

6. lépés. Cl. Vegyületek^-, Br^-, és én^- általában kevéssé oldódik vízben.

A klorid-, bromid- és jodid-ionok mindig vízoldható vegyületeket képeznek, amelyeket halogenid-sóknak neveznek.

• Kivétel:

  Ha ezen ionok egyike megköti az ezüstiont Ag⁺, higany Hg₂²⁺, vagy ólom Pb²⁺, a kapott vegyület vízben nem oldódik. Ugyanez igaz a kevésbé gyakori vegyületre, nevezetesen a Cu⁺ és tallium Tl⁺.

7. lépés: SO -t tartalmazó vegyületek₄^2- általában vízben oldódik.

A szulfát-ion általában vízoldható vegyületeket képez, de vannak kivételek.

• Kivétel:

  A szulfát -ion oldhatatlan vegyületeket képez vízben az alábbiakkal: stroncium Sr²⁺, bárium Ba²⁺, ólom Pb²⁺, ezüst Ag⁺, kalcium Ca²⁺, rádium Ra²⁺, és kétatomos ezüst Ag₂²⁺. Megjegyezzük, hogy az ezüst -szulfát és a kalcium -szulfát eléggé oldhatóak ahhoz, hogy egyesek enyhén vízoldhatónak nevezik őket.

8. lépés: OH -t tartalmazó vegyületek^- vagy S^2- vízben oldhatatlan.

A fenti ionokat hidroxidnak és szulfidnak nevezik.

• Kivétel:

  Emlékezzen az alkálifémekre (I-A csoport) és arra, hogy az ezekből a csoportokból származó ionok milyen könnyen alkotnak vízoldható vegyületeket? Li⁺, Na⁺, K⁺, Rb⁺, és Cs⁺ vízoldható vegyületeket képez hidroxid- vagy szulfidionokkal. Ezenkívül a hidroxidok vízoldható sókat képeznek alkáliföldfém-ionokkal (II-A csoport): kalcium Ca²⁺, stroncium Sr²⁺és bárium Ba²⁺. Megjegyezzük, hogy a hidroxidokból és alkáliföldfémekből előállított vegyületekben még mindig elegendő molekula van kötve, hogy néha "vízben kevéssé oldódónak" nevezik őket.

9. lépés: CO -t tartalmazó vegyületek₃^2- vagy PO₄^3- vízben oldhatatlan.

Még egy ellenőrzés a karbonát és foszfát ionokra. Már tudnia kell, mi fog történni az ionok vegyületével.

• Kivétel:

  Ezek az ionok alkálifémekkel, nevezetesen Li-vel vízoldható vegyületeket képeznek⁺, Na⁺, K⁺, Rb⁺, és Cs⁺, akárcsak az ammónium NH₄⁺.

2. módszer 2 -ből: Az oldhatóság kiszámítása K -n keresztül_sp

1. lépés Keresse meg a K termék oldhatósági állandóját_sp.

Minden egyes vegyületnek más -más állandója van, ezt a tankönyv táblázatában vagy az interneten kell megkeresnie. Mivel az értékeket kísérletileg határozzák meg, a különböző táblázatok különböző állandókat jeleníthetnek meg. Erősen ajánlott a tankönyvben található táblázatok használata, ha vannak. Eltérő rendelkezés hiányában a legtöbb táblázat azt feltételezi, hogy a hőmérséklet 25ºC.

Például, ha az oldott anyag PbI ólom -jodid₂, írja fel a termék oldhatósági állandóját. Amikor a bilbo.chm.uri.edu webhelyen található táblázatra hivatkozik, használja a 7, 1 × 10 konstansot^–9.

2. lépés. Írja le a kémiai egyenletet

Először határozza meg azt a folyamatot, amellyel a vegyület oldódáskor ionokra válik szét. Ezután írja le a kémiai egyenletet K -val_sp az egyik oldalon, az alkotó ionok pedig a másik oldalon.

• Például egy PbI. Molekula₂ Pb. ionokra bontva²⁺, Én^-és I. ionok^-. (Csak egy ion töltését kell tudnia vagy keresnie, mert a vegyület egészének semleges töltése van.)
• Írja fel a 7, 1 × 10 egyenletet^–9 = [Pb²⁺][ÉN^-]²

Lépés 3. Módosítsa az egyenletet egy változó használatára

Írja át az egyenletet egyszerű algebrai feladatként a molekulák és ionok számának ismeretében. Ebben az egyenletben x az oldható vegyületek száma. Írja át az egyes ionok számát reprezentáló változókat x formában.

• Ebben a példában az egyenletet 7, 1 × 10 -re írják át^–9 = [Pb²⁺][ÉN^-]²
• Mert van egy ólomion (Pb²⁺) a vegyületben a vegyület oldott molekuláinak száma megegyezik a szabad ólomionok számával. Most írhatjuk [Pb²⁺] x ellen.
• Mivel két jódion van (I.^-) minden ólomionra a jódatomok száma 2x írható.
• Most az egyenlet 7, 1 × 10^–9 = (x) (2x)²

4. lépés Ha lehetséges, vegye figyelembe a többi iont is

Hagyja ki ezt a lépést, ha a vegyületet tiszta vízben oldják. Ha egy vegyületet feloldunk olyan oldatban, amely már tartalmaz egy vagy több alkotóiont ("közös iont"), az oldhatósága jelentősen megnő. Az általános ionhatás leginkább a vízben nagyrészt oldhatatlan vegyületekben látható. Ebben az esetben feltételezhető, hogy az egyensúlyban lévő ionok többsége az oldatban már meglévő ionokból származik. Írja át a reakció egyenletét, hogy az tartalmazza az oldatban már jelen lévő ion ismert mólkoncentrációját (mol / liter vagy M), és így helyettesítse az ionhoz használt x értékét.

Például, ha az ólomjodid vegyületet 0,2 M ólom -kloridot (PbCl) tartalmazó oldatban oldjuk₂), akkor az egyenlet 7, 1 × 10 lesz^–9 = (0, 2M+x) (2x)². Ezután, mivel 0,2 M koncentráltabb koncentráció, mint x, az egyenlet átírható 7,1 × 10 -re^–9 = (0, 2M) (2x)².

5. lépés. Oldja meg az egyenletet

Oldja meg az x -et, hogy megtudja, mennyire oldható a vegyület vízben. Mivel az oldhatósági állandó már megállapításra került, a válasz az oldott vegyület mólszáma literenként. A végső válasz kiszámításához szüksége lehet egy számológépre.

• A következő válasz a tiszta vízben való oldhatóságra vonatkozik, a közös ionok nélkül.
• 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, 2 x 10^-3 mol / liter feloldódik. Ez a mennyiség olyan kicsi, hogy lényegében vízben nem oldódik.