Bestemmelse af opløselighed

I kemi bruges opløselighed til at beskrive egenskaberne af et fast stof, der er blandet med og fuldstændigt opløst i en væske, uden at efterlade uopløste partikler. Kun (ladede) ioniske forbindelser er opløselige. For praktiske formål er det nok at huske nogle få regler udenad eller at konsultere en liste over regler til at fortælle dig, om de fleste ioniske forbindelser vil størkne, når de blandes med vand, eller om en betydelig mængde af dem vil opløses. I virkeligheden vil nogle molekyler opløses, selvom du ikke ser nogen ændringer, så for præcise eksperimenter bliver du nødt til at vide, hvordan du beregner denne mængde.

Trin

Metode 1 af 2: Brug af hurtige regler

Billede med titlen Bestem opløselighed Trin 1
1. Lær mere om ioniske forbindelser. Hvert atom har normalt nogle elektroner, men nogle gange får eller mister de en ekstra elektron. Resultatet er en ion med en elektrisk ladning. Når en ion med en negativ ladning (en ekstra elektron) møder en ion med en positiv ladning (en elektron mangler), binder de sig sammen, ligesom de negative og positive ender af to magneter. Resultatet er en ionbinding.
  • Ioner med en negativ ladning kaldes anioner, og ioner med en positiv ladning kationer.
  • Normalt er antallet af elektroner i et atom lig med antallet af protoner, hvor de elektriske ladninger er i ligevægt.
Billede med titlen Bestem opløselighed Trin 2
2. Ved hvad opløselighed betyder. Vandmolekyler (H2O) har en usædvanlig struktur, som får dem til at opføre sig meget som en magnet: den ene ende har en positiv ladning, mens den anden ende er negativt ladet. Når du blander en ionbinding med vand, vil disse `vandmagneter` samle sig omkring det og forsøge at trække de positive og negative ioner fra hinanden. Nogle ionbindinger er ikke særlig tæt sat sammen; disse er opløselig, fordi vand vil bryde og opløse bindingen. Andre kompositter har stærkere bindinger og er det Ikke løseligt,fordi de kan blive sammen på trods af vandmolekylerne.
  • Nogle forbindelser har indre bindinger, der i styrke kan sammenlignes med vandets træk. Disse stoffer er moderat opløselig, fordi en betydelig del af obligationerne (men ikke alle) vil blive trukket fra hinanden.
  • Billede med titlen Bestem opløselighed Trin 3
    3. Studer reglerne for opløselighed. Fordi interaktionerne mellem atomer er ret komplekse, er det ikke altid intuitivt, hvilke forbindelser der er opløselige og uopløselige. Find den første ion i forbindelsen på listen nedenfor for at finde ud af, hvordan den normalt opfører sig, og tjek derefter undtagelserne for at sikre, at den anden ion ikke interagerer usædvanligt.
  • For eksempel for strontiumchlorid (SrCl2), søg efter Sr eller Cl i de fede trin angivet nedenfor. Cl er `normalt opløselig`, så tjek nedenfor for undtagelser. Sr er ikke erklæret som en undtagelse, så SrCl skal være det2 være løselig.
  • De mest almindelige undtagelser fra hver regel er angivet nedenfor. Der er andre undtagelser, men du vil sandsynligvis ikke se disse i en typisk kemiklasse eller et laboratorium.
  • Billede med titlen Bestem opløselighed Trin 4
    4. Forbindelser er opløselige, hvis de indeholder alkalimetaller, herunder Li, Na, K, Rb og Cs. Disse kaldes også grundstofferne i gruppe IA: lithium, natrium, kalium, rubidium og cæsium. Næsten enhver forbindelse med en af ​​disse ioner er opløselig.
  • Undtagelse: Li3PO4 er ikke løseligt.
  • Billede med titlen Bestem opløselighed Trin 5
    5. Forbindelser med NO3, C2huh3O2, INGEN2, ClO3 og ClO4 er løselige. Disse er henholdsvis nitrat-, acetat-, nitrit-, klorat- og perchlorationer. Bemærk, at acetat ofte forkortes med OAc.
  • Undtagelser: Ag(OAc) (sølvacetat) og Hg(OAc)2 (kviksølvacetat) er ikke opløselige.
  • AgNO2 og KClO4 er kun `delvis opløselige`.
  • Billede med titlen Bestem opløselighed Trin 6
    6. forbindelser med Cl, Br og I er for det meste opløselige. Chlorid-, bromid- og iodidioner danner næsten altid opløselige forbindelser, også kendt som halogensaltene.
  • Undtagelse: Hvis en af ​​disse bindes til ioner af sølv (Ag), kviksølv (Hg2), eller bly (Pb), så er resultatet ikke opløseligt. Det samme gælder de mindre almindelige forbindelser med kobber (Cu) og thallium (Tl).
  • Billede med titlen Bestem opløselighed Trin 7
    7. Forbindelser med SO4 er normalt løselige. Sulfationen danner normalt opløselige forbindelser, men der er flere undtagelser.
  • Undtagelser: Sulfationen danner uopløselige forbindelser med følgende ioner: strontium Sr, barium Ba, bly Pb, sølv Ag, calcium Ca, radium Ra og diatomisk sølv Ag2. Bemærk, at sølvsulfat og calciumsulfat opløses lige nok til nogle gange at blive kaldt moderat opløseligt.
  • Billede med titlen Bestem opløselighed Trin 8
    8. Forbindelser med OH eller S er ikke opløselige. Disse er henholdsvis hydroxid- og sulfidionerne.
  • Undtagelser: Kan du huske alkalimetallerne (Gruppe I-A) og hvor gerne de kan lide at danne uopløselige forbindelser? Li, Na, K, Rb og Cs danner alle opløselige forbindelser med hydroxid- eller sulfidioner. Derudover danner hydroxid opløselige salte med jordalkalimetaller (gruppe II-A) ioner: calcium Ca, strontium Sr og barium Ba. Bemærk, at forbindelserne af hydroxid med jordalkali har lige nok molekyler til at klæbe sammen til nogle gange at blive betragtet som `dårligt opløselige`.
  • Billede med titlen Bestem opløselighed Trin 9
    9. Forbindelser med CO3 eller PO4 er ikke løselige. Tjek en sidste gang for carbonat- og fosfationer, og du bør vide, hvad du kan forvente af forbindelsen.
  • Undtagelser: Disse ioner danner opløselige forbindelser med de sædvanlige stoffer, alkalimetallerne Li, Na, K, Rb og Cs, samt med ammonium NH4.
  • Metode 2 af 2: Beregning af opløseligheden af ​​Ksp

    Billede med titlen Bestem opløselighed Trin 10
    1. Find opløselighedsproduktet af konstanten Ksp. Denne konstant er forskellig for hver forbindelse, så du bliver nødt til at slå den op i en tabel i din lærebog eller online. Da disse værdier er eksperimentelt bestemt, kan de variere meget fra tabel til tabel, så det er bedst at bruge tabellen i din lærebog, hvis der er en. Medmindre andet er angivet, antager de fleste tabeller en omgivelsestemperatur på 25o C.
    • For eksempel, hvis du ønsker at opløse blyiodid (PbI2), nedskriv derefter ligevægtskonstanten for opløselighedsproduktet. Bruger du et bord på bilbo.chm.uri.edu, brug derefter konstanten 7,1×10.
    Billede med titlen Bestem opløselighed Trin 11
    2. Skriv først den kemiske ligning ned. Bestem først, hvordan forbindelsen opdeles til ioner, når den opløses. Skriv nu en ligning med Ksp på den ene side og de enkelte ioner på den anden.
  • For eksempel et molekyle af PbI2 opdeles i ionerne Pb, I og et andet I (du behøver kun at kende eller slå ladningen af ​​en ion op, fordi du ved, at den samlede forbindelse altid har en neutral ladning).
  • Skriv ligningen 7,1×10 = [Pb][I]
  • Billede med titlen Bestem opløselighed Trin 12
    3. Juster ligningen for at bruge variabler. Omskriv ligningen som et simpelt algebraproblem ved at bruge din viden om antallet af molekyler eller ioner. Indstil x lig med mængden af ​​stoffet, der vil opløses, og omskriv variablerne som antallet af hver ion i form af x.
  • I vores eksempel omskriver vi 7,1×10 = [Pb][I]
  • Da der kun er én blyion (Pb) i forbindelsen, vil antallet af opløste sammensatte molekyler være lig med antallet af frie blyioner. Så vi kan erstatte [Pb] med x.
  • Da der er to jodioner (I) for hver blyion, kan vi sidestille antallet af jodatomer til 2x.
  • Ligningen er nu 7,1×10 = (x)(2x)
  • Billede med titlen Bestem opløselighed Trin 13
    4. Overvej almindelige ioner, hvis nogen. Spring dette trin over, når du opløser forbindelsen i rent vand. Men hvis forbindelsen er opløst i en opløsning, der allerede indeholder en eller flere af dens bestanddele (en `almindelig ion`), reduceres opløseligheden betydeligt. Virkningen af ​​de almindelige ioner er mest mærkbar i forbindelser, der for det meste er uopløselige, og i disse tilfælde kan man antage, at langt de fleste ioner i ligevægt kommer fra den ion, der allerede er til stede i opløsningen. Omskriv ligningen med den kendte molære koncentration (mol pr. liter eller M) af de ioner, der allerede er til stede i opløsningen, og erstatte værdien af ​​x, du brugte for den ion.
  • For eksempel, hvis vores bly-jodforbindelse blev opløst i en opløsning indeholdende 0,2 M blychlorid (PbCl2), så kan vi omskrive ligningen som 7,1×10 = (0,2M+x)(2x). Og derefter, fordi 0,2M er så højere en koncentration end x, kan vi roligt omskrive dette til 7,1×10 = (0,2M)(2x).
  • Billede med titlen Bestem opløselighed Trin 14
    5. Løs ligningen. Løs x og ved, hvor opløselig forbindelsen er. På grund af den måde, opløselighedskonstanten er defineret på, vil dit svar blive udtrykt som mol af den opløste forbindelse pr. liter vand. Du skal muligvis bruge en lommeregner for at finde det endelige svar.
  • Følgende gælder for opløselighed i rent vand, ikke med nogen almindelige 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 pr. liter vil opløses. Det er en meget lille mængde, så du ved, at denne forbindelse i princippet er dårligt opløselig.
  • Fornødenheder

    • Tabel over konstanter for opløselighedsprodukter (Ksp) til forbindelser.

    Tips

    • Hvis du har eksperimentelle data om, hvor meget en forbindelse er opløst, kan du bruge den samme ligning til at løse opløselighedskonstanten Ksp.

    Advarsler

    • Der er ingen universelt accepteret definition af disse udtryk, men kemikere er enige om de fleste forbindelser. Nogle kanttilfælde vedrørende forbindelserne med en betydelig andel af opløste og uopløste molekyler kan beskrives med forskellige opløselighedstabeller.
    • Nogle ældre lærebøger giver NH4OH igen som en opløselig forbindelse. Dette er forkert; små mængder NH4 og OH-ioner kan observeres, men kan ikke isoleres for at danne en forbindelse.

    Оцените, пожалуйста статью