Определяне на разтворимостта

Съдържание

Стъпвам
Метод 1 от 2: Използване на бързи правила
Метод 2 от 2: Изчисляване на разтворимостта на К._sp
Необходимост
Съвети
Предупреждения

В химията разтворимостта се използва за описване на свойствата на твърдо вещество, което се смесва и напълно се разтваря в течност, без да остават неразтворени частици. Разтворими са само (заредени) йонни съединения. За практически цели запаметяването на няколко правила или справка със списък с правила е достатъчно, за да ви каже дали повечето йонни съединения ще останат твърди при смесване с вода или значително количество ще се разтвори. В действителност някои молекули ще се разтворят, дори ако не видите никакви промени, така че за точни експерименти ще трябва да знаете как да изчислите това количество.

Стъпвам

Метод 1 от 2: Използване на бързи правила

Научете повече за йонните съединения. Всеки атом обикновено има определен брой електрони, но понякога те печелят или губят по един допълнителен електрон. Резултатът е един йон с електрически заряд. Когато йон с отрицателен заряд (допълнителен електрон) се срещне с йон с положителен заряд (липсва електрон), те се свързват заедно, точно като отрицателните и положителните краища на два магнита. Резултатът е йонна връзка.
- Извикват се йони с отрицателен заряд аниони, и йони с положителен заряд катиони.
- Обикновено броят на електроните в атома е равен на броя на протоните, където електрическите заряди са в равновесие.
Знайте разтворимост. Водни молекули (H.₂O) имат необичайна структура, с която се държат като магнит: единият край има положителен заряд, докато другият край е отрицателно зареден. Когато смесите йонна връзка с вода, тези "водни магнити" ще се съберат около нея, опитвайки се да разкъсат положителните и отрицателните йони. Някои йонни връзки не са много плътно свързани; това са разтворимзащото водата ще разкъса и ще разтвори връзката. Други композити имат по-силни връзки и са Не е разрешимзащото те могат да се слепват въпреки водните молекули.
- Някои връзки имат вътрешни връзки, които са сравними по сила с изтеглянето на водата. Тези вещества са умерено разтворим, тъй като значителна част (но не всички) от облигациите ще бъдат разкъсани.
Изучете правилата за разтворимост. Тъй като взаимодействията между атомите са доста сложни, не винаги е интуитивно кои съединения са разтворими и неразтворими. Намерете първия йон в съединението в списъка по-долу, за да разберете как обикновено се държи, след това проверете изключенията, за да сте сигурни, че вторият йон не взаимодейства необичайно.
- Например, да се използва стронциев хлорид (SrCl₂), потърсете Sr или Cl в дебелите стъпки, посочени по-долу. Cl е "предимно разрешим", така че проверете за изключения по-долу. Sr не е посочено като изключение, така че SrCl₂ да бъде разтворим.
- Най-често срещаните изключения от всяко правило са изброени по-долу. Има и други изключения, но вероятно няма да ги намерите в обикновен клас по химия или лаборатория.
Съединенията са разтворими, когато съдържат алкални метали, включително Li, Na, K, Rb и Cs. Те също се наричат елементите от група IA: литий, натрий, калий, рубидий и цезий. Почти всяко съединение с някой от тези йони е разтворимо.
- Изключение: Ли₃PO₄ не е разтворим.
Съединения с NO₃, ° С₂H.₃О₂, НЕ₂, ClO₃ и ClO₄ са разтворими. Това са съответно йони на нитрат, ацетат, нитрит, хлорат и перхлорат. Имайте предвид, че ацетатът често се съкращава с OAc.
- Изключения: Ag (OAc) (сребърен ацетат) и Hg (OAc)₂ (живачен ацетат) не са разтворими.
- AgNO₂ и KClO₄ са само "частично разтворими".
съединения с Cl, Br и I обикновено са разтворими. Хлоридните, бромидните и йодидните йони почти винаги образуват разтворими съединения, известни още като халогенни соли.
- Изключение: Ако някое от тези се свърже с йони на сребро (Ag), живакът (Hg₂) или олово (Pb), резултатът не е разтворим. Същото се отнася и за по-рядко срещаните съединения с мед (Cu) и талий (Tl).
Връзки към SO₄ обикновено са разтворими. Сулфатният йон обикновено образува разтворими съединения, но има няколко изключения.
- Изключения: Сулфатният йон образува неразтворими съединения със следните йони: стронций Sr, барий Ba, олово Pb, сребро Ag, калций Ca, радий Ra и двуатомно сребро Ag₂. Имайте предвид, че сребърният сулфат и калциевият сулфат се разтварят точно толкова, че понякога се наричат трудно разтворими.
Съединенията с OH или S не са разтворими. Това са съответно хидроксидните и сулфидните йони.
- Изключения: Помните ли алкалните метали (група I-A) и колко обичат да образуват неразтворими съединения? Li, Na, K, Rb и Cs всички образуват разтворими съединения с хидроксидни или сулфидни йони. В допълнение, хидроксидът образува разтворими соли с алкалоземни метали (група II-A) йони: калций Ca, стронций Sr и барий Ba. Имайте предвид, че хидроксидът с алкалоземно съединение има точно толкова молекули, че да се слепват, за да бъдат понякога считани за „трудно разтворими“.
Съединения с CO₃ или PO₄ не са разтворими. Проверете за последен път за карбонатни и фосфатни йони и трябва да знаете какво да очаквате от съединението.
- Изключения: Тези йони образуват разтворими съединения с обичайните вещества, алкалните метали Li, Na, K, Rb и Cs, както и с амониев NH₄.

Метод 2 от 2: Изчисляване на разтворимостта на К._sp

Потърсете продукта на разтворимостта на константата K._sp. Тази константа е различна за всяка връзка, така че ще трябва да я търсите в таблица в учебника или онлайн. Тъй като тези стойности се определят експериментално, те могат да варират значително в зависимост от таблица, така че е най-добре да използвате таблицата във вашия учебник, ако има такава. Освен ако не е посочено друго, повечето таблици приемат температура на околната среда от 25 ° C.
- Например, ако искате да разтворите оловен йодид (PbI₂), запишете константата на равновесие на продукта на разтворимост. Ако използвате таблица на bilbo.chm.uri.edu, използвайте константата 7.1 × 10.
Първо запишете химичното уравнение. Първо определете как съединението се разгражда на йони, когато се разтвори. Сега напишете уравнение с К._sp от една страна и отделните йони, от друга.
- Например, молекула на PbI₂ се разделя на йони Pb, I и друг I (трябва само да знаете или да потърсите заряда на един йон, защото знаете, че общото съединение винаги има неутрален заряд).
- Напишете уравнението 7.1 × 10 = [Pb] [I]
Настройте уравнението, за да използвате променливи. Пренапишете уравнението като единичен алгебричен проблем, като използвате знанията си за броя на молекулите или йоните. Задайте x равно на количеството вещество, което ще се разтвори, и пренапишете променливите като числата на всеки йон по отношение на x.
- В нашия пример пренаписваме 7.1 × 10 = [Pb] [I]
- Тъй като в съединението има само един оловен йон (Pb), броят на разтворените молекули на съединението ще бъде равен на броя на свободните оловни йони. Така че можем да заменим [Pb] с x.
- Тъй като има два йодни йона (I) за всеки оловен йон, можем да приравним броя на йодните атоми на 2x.
- Сега уравнението гласи 7,1 × 10 = (x) (2x)
Помислете за често срещани йони, ако има такива. Пропуснете тази стъпка, ако разтваряте съединението в чиста вода. Ако обаче съединението се разтвори в разтвор, който вече съдържа един или повече от съставните йони („общ йон“), разтворимостта е значително намалена. Ефектът от обикновените йони е най-забележим при съединения, които са предимно неразтворими и в тези случаи може да се приеме, че по-голямата част от йоните в равновесие идват от йона, който вече е в разтвора. Напишете уравнението с известната моларна концентрация (молове на литър или М) на йоните, които вече са в разтвора, като замените стойността на х, която сте използвали за този йон.
- Например, ако нашето оловно-йодно съединение се разтвори в разтвор, съдържащ 0,2 М оловен хлорид (PbCl₂), тогава можем да пренапишем уравнението като 7.1 × 10 = (0.2M + x) (2x). И тогава, тъй като 0.2M е толкова по-висока концентрация от x, можем спокойно да го пренапишем като 7.1 × 10 = (0.2M) (2x).
Решете уравнението. Решете за х и знайте колко разтворимо е съединението. Поради начина, по който се определя константата на разтворимост, вашият отговор ще бъде изразен като броя на моловете на разтвореното съединение на литър вода. Може да се нуждаете от калкулатор, за да намерите окончателния отговор.
- Следното се отнася за разтворимост в чиста вода, а не с общи йони.
- 7,1 × 10 = (x) (2x)
- 7,1 × 10 = (x) (4x)
- 7,1 × 10 = 4х
- (7,1 × 10) ÷ 4 = x
- x = ∛ ((7,1 × 10) ÷ 4)
- x = 1,2 х 10 мола на литър ще се разтворят. Това е много малко количество, така че знаете, че това съединение по принцип е слабо разтворимо.

Необходимост

Таблица на константите за продуктите на разтворимост (К._sp) за връзки.

Съвети

Ако имате данни от експерименти за степента на разтваряне на съединението, можете да използвате същото уравнение за решаване на константата на разтворимост K_sp.

Предупреждения

Няма общоприета дефиниция на тези термини, но химиците са съгласни с повечето съединения. Някои пределни случаи по отношение на съединенията със значителен дял от разтворени и неразтворени молекули могат да бъдат описани с различни таблици на разтворимост.
Някои по-стари учебници дават NH₄ОН отново като разтворим състав. Това е неправилно; малки количества NH₄ и OH йони могат да се наблюдават, но не могат да бъдат изолирани, за да образуват съединение.